Modellizzazione dell'accelerazione di pressione di radiazione solare di BepiColombo

L’obiettivo di questo progetto è lo sviluppo di algoritmi per il calcolo delle accelerazioni dovute alla pressione di radiazione solare che agisce su uno spacecraft. Il riferimento di questo studio è la missione BepiColombo, realizzata da ESA in collaborazione con JAXA (Agenzia Spaziale Giapponese), avente l’obiettivo di raggiungere il pianeta Mercurio per analizzarlo, utilizzando vari payload scientifici a bordo dei due moduli da cui è formata. Il progetto è concentrato sull’analisi delle forze che si generano sul modulo europeo MPO: data la vicinanza di Mercurio al Sole, la principale perturbazione nella sua orbita è dovuta proprio alla pressione di radiazione solare. La prima fase del progetto consiste nella schematizzazione di modelli geometrici a facce piane dello spacecraft, da utilizzare in seguito per il calcolo delle azioni sul corpo: sono state quindi realizzate geometrie semplificate dei principali componenti della missione e sono stati recuperati modelli più dettagliati di questi, realizzati da ESA. A partire da questi modelli, è stata realizzata una geometria di MPO costituita da un bus e da un pannello solare, includendo anche la possibile rotazione del pannello attorno al suo asse. Successivamente è stato sviluppato un algoritmo che, utilizzando il nuovo modello, permette di calcolare la pressione di radiazione solare risultante, sommando i contributi dovuti a ciascuna faccia piana. Questa stima è stata migliorata introducendo un algoritmo di shadowing, in grado di valutare se alcune facce o parti di esse siano in ombra a causa delle altre componenti. Gli accorgimenti appena descritti sono stati impiegati anche per il calcolo delle azioni sull’antenna ad alto guadagno del modulo di MPO. Infine, sono state realizzate stime della Poynting-Robertson drag, una perturbazione legata alla pressione di radiazione solare e alla velocità di un corpo rispetto alla sorgente di radiazione.