Sviluppo e validazione sperimentale di un banco prova di dinamica d’assetto per nanosatelliti

Il presente lavoro di tesi descrive il processo di potenziamento del banco prova Alma Test-Bed per la validazione dei sistemi di controllo d’assetto di nanosatelliti 3U tramite piattaforma rotante su cuscinetto ad aria. L’obiettivo è integrare un simulatore di Sole e migliorare la simulazione della microgravità della piattaforma rotante. La prima parte del lavoro svolto consiste nella progettazione funzionale e dettagliata della struttura atta a rendere il satellite insensibile all’accelerazione gravitazionale locale, permettendogli di assumere un range di configurazioni d’assetto ottimale per poterne testare il comportamento in orbita. Dato che le condizioni di microgravità possono essere riprodotte solamente tramite un controllo estremamente accurato del baricentro della piattaforma di supporto del satellite, la progettazione è stata affrontata da molteplici punti di vista, sia tramite modelli analitici, che con analisi agli elementi finiti. I risultati delle simulazioni fatte sul sistema progettato permettono infine di stimare delle coppie di disturbo che rientrano nei limiti delle specifiche di progetto. Le deformazioni in gioco, la componentistica utilizzata e i disturbi generati risultano in linea con lo stato dell’arte della tecnologia e con i risultati pubblicati in letteratura. La seconda parte del lavoro è incentrata sull’integrazione di un simulatore di Sole custom-made. Vengono analizzate le caratteristiche peculiari dei simulatori di Sole per classificare quello in uso e descritte le leggi di ottica sfruttate per collimare il fascio di luce generato. Attraverso un’estesa campagna sperimentale, è stato possibile valutare la bontà dei risultati ipotizzati e tarare ed ottimizzare il sottosistema fino ad ottenere un ottimo livello di collimazione (inferiore al grado) in un’ampia area illuminata. I risultati sperimentali indicano un risultato molto migliore delle specifiche di progetto, garantendo un ampio margine sulle stesse.