• alta potenza
• analisi di missione
• dimensionamento di sistema
• propulsione elettrica

SOMMARIO

La collaborazione internazionale ha portato all’ideazione di numerosi piani finalizzati all’esplorazione dello spazio con il fine di portare l’uomo oltre le orbite basse. Le agenzie spaziali prevedono nei prossimi decenni missioni verso i corpi celesti a noi più vicini e più noti. In una prima fase si tratterà di un’esplorazione di tipo robotico e solo successivamente si passerà ad una esplorazione umana. L’obiettivo di questa tesi è lo studio di un’ architettura flessibile di sistema definendo delle piattaforme capaci di condurre materiali ed astronauti sulla Luna, sugli asteroidi e in seguito anche su Marte. Si è inoltre posta l’attenzione anche sul primo punto di librazione del sistema Terra-Luna e sulla sua importanza quale possibile sede di uno spazio-porto con permanente presenza umana oltre le orbite basse. L’architettura concepita è costituita da una serie di moduli che devono essere intesi come delle tecnologie abilitanti il cui sviluppo è fondamentale per l’ottenimento dei risultati proposti. Le singole piattaforme sono costituite da quel particolare insieme di moduli che meglio si adatta agli obiettivi specifici della missione. I vari moduli, portati in orbita con lanci indipendenti, sono concepiti per agganciarsi autonomamente sfruttando le conoscenze acquisite attraverso il programma della stazione spaziale internazionale. Nel disegnare e dimensionare i moduli, si è dato particolare rilievo all’utilizzo di tecnologie propulsive avanzate, quali propulsori elettrici ad alta potenza e propulsori chimici a propellente criogenico. L’intera architettura è stata progettata e dimensionata partendo da un‘analisi di missione preliminare e parametrica, che ha fornito delle stime per i tempi di trasferimento e per la massa di propellente consumata per i vari scenari.

ABSTRACT

The international collaboration is leading to the definition of a number of space exploration plans aiming at extending the human presence beyond low Earth orbits. Space agencies plan the development of missions toward the closest and more known celestial bodies during next decades. Such missions will be implemented via a robotic precursor phase intended to be the pathfinder for the following manned missions. The aim of this thesis is to study a flexible system architecture designing the platforms able of carrying materials and astronauts to the Moon, asteroids and in a longer run to Mars. The first Earth-Moon libration point is also considered, as it is one of the best locations for placing a space-port for the permanent human presence beyond low Earth orbits. The architecture conceived is composed by a list of key building blocks that represent the enabling technologies whose development is essential to obtain the results proposed. Platforms are composed by the particular set of modules which best suits the goals of the specific mission. These modules, placed in orbit with multiple independent launches, are designed to perform autonomous docking operations by using the know-how derived from the international space station program. The use of advanced propulsion technologies, such as high power electric propulsion and cryogenic propulsion, is highlighted in the module design and sizing. The whole architecture was designed and sized starting from a preliminary parametric mission analysis, which provided an estimation of the transfer times and propellant mass necessary for the various scenarios.