Indice degli argomenti
Introduzione e Linee Guida
Linee guida del corso svolto nel 2022
Filoni principali e argomenti trattati
Modulo 1: misure caratteristiche
Dimensioni e massa terra
Distanze caratteristiche: terra-luna, terra-sole (a.u,)
Pianeti del sistema solare
Distanze interstellari e intergalattche
Modulo 2: applicazioni
Cenni su new space economy
Vantaggi dello spazio
Applicazioni derivate dal campo di vista (telecomunicazioni, orbita di Clarke, costellazioni TLC)
Applicazioni derivanti da campo di vista (navigazione, osservazione (MIL, Remote Sensing, Meteo))
Applicazioni derivanti da assenza atmosfera (osservazione universo in mm-waves (CMB), x-ray, IR, VIS)
Applicazioni derivanti da assenza peso (verifiche EP)
Esplorazione altri corpi celesti
Applicazioni rese possibili da grandi distanze (LISA)
Ragioni politico/ diplomatiche
Modulo 3: ambiente
Come l'ambiente condiziona la realizzazione dei veicoli spaziali
Ambiente a varie quote, fenomeni caratteristici (qualitativo)
Gravità, orbita circolare bassa - valutazione velocità tipica
Effetti dell' assenza di peso (termici e meccanici)
Vuoto - variazione di pressione con la quota (modello semplificato)
Drag, forza frenante, costante di tempo di decadimento orbitale
Materiali compatibili con alto vuoto - TML, RML
Ambiente radiativo termico - costante solare - controllo termico, bilancio termico
Solar Radiation Pressure (SRP)
Ambiente radiativo ionizzante, Space Weather, Fascie di Van Allen - modello a trappola magnetica
Raggi cosmici
Effetti delle radiazioni ionizzanti su elettronica di volo - TID, SEE (SEU, SET, SEL) unità di misura usate e valori tipici
Radiazione UV, ionosfera modello frequenza caratteristica del plasma, effetti sulla radiopropagazione
Sviluppo di carica (charging) superficiale e interna (cenni)
Ossigeno atomico
Micrometeoriti e "debris", importanza del problema, sindrome di Kessler (qualitativo), Whipple bumpers
Modulo 4: veicoli spaziali
Tipi di veicoli spaziali
Classificazione (nano - micro - mini - medium -large)
Suddivisione BUS - P/L
Sottosistemi fondamentali (funzioni - nomenclatura)
Struttura - varie funzioni
Struttura primaria e secondaria
Il progetto, iterazioni, test su modelli SM e STM
Leghe metalliche di uso comune, densità e punto di fusione
Compositi
Parametri importanti (forza specifica, elasticità, conducibilità termica, CTE)
Compatibilità con vuoto / outgassing
Sorgenti primarie (Solar Array, Cella a combustibile, RTG, batterie primarie)
Sorgenti secondarie (batterie secondarie)
Controllo e distribuzione (PCDU, regolatori S3R e MPPT, LCL)
Funzioni del sottosistema AOCS
Controllo, sistema retroazionato, controllore PID
Sistemi di riferimento ECI, BRF
Espressione dell'assetto mediante angoli di Eulero o Quaternioni
Sensori coarse/fine , assoluti e relativi
Sun sensors
Earth Sensors
Magnetometers (search-coil e fluxgate)
Star trackers
GPS
Giroscopi ottici, principio di funzionamento, laser ring gyro, fiber gyro
Accelerometri, spring-type, versione force-feedback, MEMS
cenno a IMU
Reaction wheels
Momentum wheels
CMGs
Magnetotorquers
Sistemi a reazione monopropellente/bipropellente
Propulsione cold gas
Propulsione resistojet/arcjet (cenno)
Propulsione elettrica, ion-thrusters, FEEP
Palloni stratosferici, razzi sonda, razzo vettore
Propulsione arazzo, equazione di Tziolkowsky
Spinta, Impulso specifico
Limitazioni singolo stadio, razzi multistadio
Motori a propellente liquido
Motori a propellente solido
Sistema generale, schema a blocchi
Ground Stations
Antenna isotropa
Guadagno antenne
Potenza al ricevitore, FSL (free space loss)
Rumore al ricevitore
Rapporto S/N, capacità canale (Shannon-Hartley)
Dimensionamento del link-budget
- Comandi e dati: Uplink/Downlink
OBC-funzioni TM/TC
OBC-gestione missione
OBC-gestione P/L
Architettura Von Neumann o Harward
Componenti (µP, µC, FPGA, oscillatori Memorie I/F)
Aspetti tecnologici elettronica
Radiazioni, effetti TID e SEE (SEU, SET, SEL) - modo di mitigazione
Cenni a interfacce tipiche parallele (poco usate) e seriali (1553, SpW, CAN) Satellite scientifico AGILE per osservazione raggi gamma
- Payload
- Bus
- Immagini dai test di vibrazione / termovuoto / EMC
Modulo 5: Missioni / Orbite
Ricapitolazione attività spaziali
Segmento spazio & segmento terra
Concetto di System Engineering
Tipi di orbite (LEO, meo, GEO, HEO, ...)
Nomenclatura (asse maggiore, eccentricità, linea degli apsidi ...)
Sistema di riferimento: sfera celeste
6 parametri descrittivi delle orbite
Manovre semplici (Ohmann transfer, cambio di piano orbitale)
Fattori di disturbo in orbite basse o alte
I coefficienti zonali
Accenno a missioni per la misura della forma del campo gravitazionale terrestre
Precessione linea dei nodi
Precessione linea degli apsidi
Orbite LEO: equatoriali, inclinate, polari
Orbite LEO polari Earth-Synchronous
Orbite LEO polari Sun-Synchronous (noon-midnight, dawn-dusk, mid-afternoon-night)
Orbite GEO
Orbite MEO
Orbite HEO (Monlya e Tubdra)
Punti Lagrangiani (L1, L2)
Cenni a traiettorie inteplanetarie e gravity-assist
Modulo 6: Temi di Program Management
Fasi di un progetto (A - B -C -D -E -F)
Attività caratteristiche di ogni fase
Le Reviews fondamentali (in particolare la PDR e la CDR). cenno alle Review Item Discrepancies (RIDs)
Concetto di TRL, importanza del TRL-6 per adoption
Piano di sviluppo, modelli BB, EM, QM, FM + caso particolare del PFM
Significato dei test di Qualifica e di Accettazione
Gestione del progetto: il Project Office (PM, PL, PAPM)
La WBS e i WPD
Concetto di Baseline
Il master Schedule (diagramma di GANTT)
Materiali per esercitazione IR-BKG
- Call for ideas (IR-BKG experiment)
Useful data a to size a F mission (general reference only)
Struttura in forma semplificata di un documento per proposta di pre-fase-A per l'esercitazione 2022.
Da completare da parte di ogni gruppo proponente entro la data fissata dal bando "call for ideas".
Lista di blocchi elettronici utili per impostare progetto preliminare