Missioni di volo e tecnologie CubeSat

Questa tematica è incentrata sullo sviluppo di missioni di piccole piattaforme spaziali di cui si curano tutte le fasi di ciclo di vita dalla progettazione, alla realizzazione e verifica, fino alle operazioni in orbita. I piccoli satelliti sono riconosciuti come uno dei pilastri della cosiddetta New Space Economy. Rappresentano la tecnologia chiave che ha aperto l’accesso all’orbita a un’ampia comunità a costi sostenibili. L’attività di ricerca si sviluppa attraverso percorsi teorici e sperimentali nel laboratorio di Sistemi e Tecnologie per la Ricerca Aerospaziale (STARlab) del DIMEAS. Le missioni di volo e i progetti di sviluppo tecnologico sono condotte in collaborazione con le principali agenzie spaziali e i leader industriali del settore.

Riferimenti:

Sabrina Corpino  e Fabrizio Stesina

 

  • Progettazione, sviluppo e operazioni di missioni spaziali con piccolo piattaforme

L'attività di ricerca mira allo sviluppo di missioni di volo e prototipi di nuovi concept. Finora sono state sviluppate tre missioni di volo in collaborazione con l'Agenzia Spaziale Europea e l'Agenzia Spaziale Italiana. Gli argomenti principali sono:

  1. definizione di Concepts of Operations e Architetture di Missione,
  2. progettazione e analisi di soluzioni a livello di sistema,
  3. sviluppo di tecnologia ad-hoc per la missione (hardware e software),
  4. studi di trade-off e valutazione delle soluzioni e tecnologie identificate,
  5. pianificazione ed esecuzione delle operazioni in orbita.

L'attività viene svolta principalmente presso lo STARlab, dove sono disponibili numerose strutture a supporto dell'intero ciclo di vita:

  • Concurrent Engineering System (CES), pienamente compatibile con ESA CDF
  • Simulatore avanzato e banco di prova CubeSat (CAST)
  • Centro di controllo CubeSat (C3), comprese le antenne in banda UHF e S
  • Satellite di training (ESAT)
  • Camera Bianca (CR1) e banco a flusso laminare

 

  • Progetto, verifica e validazione di sistemi di guida navigazione e controllo (GNC) per veicoli spaziali

L’attività di ricerca riguarda lo sviluppo di strategie innovative e tecnologie avanzate per sistemi di guida navigazione e controlli per future missioni spaziali. Principali argomenti sono:

  1. algoritmi e strategie di navigazione relativa con strumenti ottici e a radiofrequenza,
  2. le strategie di determinazione di posizione e assetto (relativi) di un veicolo spaziale basate su tecniche tradizionali (ad esempio Filtri di Kalman) e su intelligenza artificiale,
  3. le strategie di guida e controllo per le fasi nominali e le fasi critiche di una missione (e.g in caso di guasti a bordo o variazioni al piano di missione),
  4. sviluppo di moderne tecnologie a basso costo e prototipi per sistemi GNC di piccole piattaforme aerospaziali.

Possibili casi di studio sono il rendez-vous and docking/berthing, satelliti per il remote sensing che necessitano di accurati puntamenti e determinazioni dei payload a bordo, controllo di formazione di costellazioni di small-sats, determinazione e controllo della posizione di rovers su suolo di Luna/Marte/Asteroidi. Oltre agli aspetti teorici e analitici, si sviluppano strumenti per la verifica sperimentale delle soluzioni trovate.

Settori ERC

  • PE6_7 Intelligenza artificiale, sistemi intelligenti, sistemi multi-agente
  • PE6_8 Grafica col computer, visione col computer (computer vision), multi media, computer games
  • PE7_1 Ingegneria dei sistemi di controllo
  • PE7_2 Ingegneria elettrica: componenti e/o sistemi di potenza
  • PE7_3 Ingegneria della simulazione e della modellazione
  • PE7_4 (Micro- e nano-) ingegneria dei sistemi
  • PE7_5 (Micro- e nano-) componenti elettronici, optoelettronici e fotonici
  • PE8_1 Ingegneria Aerospaziale

Parole chiave

  • CubeSat
  • Nanosatelliti
  • Micro rover per esplorazione planetaria
  • Progettazione di Missioni e Sistemi Spaziali
  • Tecnologia miniaturizzata
  • Assemblaggio, Integrazione e Verifica
  • Mission Operations
  • Segmento di Terra
  • Algoritmi e Sistemi per la Guida, la Navigazione e il Controllo
  • Visual navigation
  • Avionica per piccole piattaforme