Questa tematica si colloca nell’ambito dell’Ingegneria Sistemistica, di cui applica i metodi e gli strumenti alla progettazione integrata di missioni e sistemi spaziali. Le metodologie tradizionali e innovative vengono applicate a casi di studio col duplice scopo di testare i metodi e gli strumenti sviluppati e di definire nuovi concept sia a livello missione sia a livello sistemi. Particolare attenzione è rivolta all’impiego dell’approccio Model Based Systems Enginnering a supporto della progettazione e della verifica di piattaforme aerospaziali lungo l’intera durata del ciclo di vita.
Riferimenti
Sabrina Corpino e Fabrizio Stesina
- Concurrent Design
L'attività di ricerca riguarda lo sviluppo di metodologie e infrastrutture per supportare la progettazione concorrente di missioni e sistemi spaziali, con particolare riguardo alle piccole piattaforme. Un'infrastruttura di concurrent design è già disponibile e viene continuamente aggiornata con nuovi strumenti per incrementarne le capacità. I principali strumenti integrati nella struttura sono:
- Sistema di analisi e gestione dei requisiti (CREAMS) – strumento per lo sviluppo e la gestione dei requisiti della missione. Questo sistema sfrutta le caratteristiche del Model-Based Systems Engineering (MBSE), ma può essere facilmente integrato in un processo tradizionale incentrato sui documenti. Il sistema è costruito sul software Valispace, che è interfacciato con lo strumento Capella MBSE in cui la missione viene modellata e analizzata. I requisiti possono essere esportati nei formati più diffusi come i fogli di calcolo Excel®, per massimizzare la compatibilità dello scambio di dati.
- Multi stakeholder NEgoTiation Space Exploration (MONET) – strumento per supportare la concurrent design basata su modelli, utilizzato per sviluppare e valutare i concetti di missione.
L'infrastruttura è stata sviluppata in conformità con gli standard ESA CDF, ma è dedicata soprattutto alla progettazione di piccole missioni. Presenta tutte le funzionalità dell'ESA CDF, sebbene su scala ridotta, ma presenta anche alcune caratteristiche distintive:
- Si tratta di un sistema distribuito, cioè accessibile a chiunque abbia i diritti di accesso. Questa funzionalità può essere strategica per condividere dati e modelli tra i partner del progetto senza necessità di compresenza fisica;
- Integra fogli di calcolo sviluppati ad-hoc e modelli di simulazione ottimizzati per piccole missioni e piattaforme miniaturizzate;
- Include il database tecnologico per CubeSats.
Il sistema di progettazione è attualmente soggetto a importanti miglioramenti per includere la funzionalità di realtà virtuale nel processo di progettazione, collegando le attività di progettazione alle attività di verifica.
- Simulazione avanzata di sistemi spaziali
L'attività di ricerca riguarda lo sviluppo di metodologie e infrastrutture a supporto della verifica di missioni e sistemi spaziali, con particolare riguardo alle piccole piattaforme. Una struttura di simulazione, il CubeSat Advanced Simulator & Test-bench (CAST), è già disponibile e viene continuamente aggiornata con nuovi strumenti e maggiori capacità. CAST può essere utilizzato per:
- supportare la progettazione della traiettoria, l'analisi dell'illuminazione, l'analisi GNC e la simulazione del payload;
- verificare i requisiti funzionali e prestazionali attraverso simulazioni in-the-loop, da Algorithms in the Loop a Hardware in the Loop.
Una delle caratteristiche principali del simulatore è la modularità che lo rende estremamente flessibile rispetto alle fasi del ciclo di vita e alle diverse missioni/applicazioni/prodotti. Esistono già banche dati di modelli digitali, ma vengono continuamente aggiornate nell'ambito dell'attività di ricerca. Obiettivo finale dell'attività di ricerca è lo sviluppo del Digital Twin di diverse piattaforme, mentre parti di esso sono già disponibili per prodotti selezionati (Cubesat 1U e 3U).