ING - Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
20-dic-2022
2022/2023
L'importante aumento di oggetti artificiali in orbita terreste mette in serio pericolo la sostenibilità dell'esplorazione e dell'industria spaziale. I detriti artificiali non cooperativi rappresentano una particolare minaccia nei confronti dei satelliti operativi e delle navicelle con equipaggio umano. Di conseguenza, è nata la necessità di monitorare con attenzione lo stato dell'ambiente spaziale. Con questo fine, sono nati numerosi programmi e strutture per la sorveglianza degli oggetti inattivi presenti in orbita. Seguendo questo tracciato, la prima parte di questo lavoro si concentra nello sviluppo di un programma di simulazione in grado di restituire le prestazioni di uno strumento ottico per la sorveglianza. Il codice ottenuto è in grado di simulare una sessione d'osservazione e basa il suo funzionamento su una coppia di filtri che agiscono su una popolazione sintetica di detriti spaziali. Il filtro geometrico stabilisce, per ogni istante dell'osservazione, quali detriti ricadono all'interno del campo di vista dello strumento. Gli oggetti che rispettano questa condizione, sono in seguito sottoposti al filtro radiometrico per determinare se siano caratterizzati da un segnale sufficiente per poter confermare l'individuazione. Il programma appena illustrato è stato in seguito sfruttato per analizzare le prestazioni di strumenti ottici contraddistinti da l'architettura Fly-Eye. Questa permette di aumentare il campo di vista di uno strumento, sfruttando la semplice idea di combinare più dispositivi ottici all'interno di un singolo sistema. Ciò risulta, a tutti gli effetti, in un sistema ottico a multi-telescopi. Le varie simulazioni operate su questa architettura hanno permesso di confermare la possibilità di sfruttare la tecnologia Fly-Eye per la costruzione di un sistema di sorveglianza con un eccellente rapporto tra costo e prestazioni. Il numero ottimale di telescopi da adottare varia in base alle caratteristiche delle ottiche. Infatti, scegliendo una classe contraddistinta da buone prestazioni radiometriche è possibile raggiungere ottimi risultati anche con un modesto numero di telescopi.
The significant increase of artificial objects in terrestrial orbit poses a severe hazard to exploration and space industry sustainability. Uncooperative artificial debris poses a particular threat to operational satellites and manned spacecraft. As a result, the need to carefully monitor the state of the space environment arose. To this end, numerous programs and structures have been created to monitor inactive objects in orbit. Following this path, the first part of this work focuses on the development of a simulation program capable of returning the performance of an optical surveillance instrument. The obtained code can simulate an observation session and bases its operation on two filters that act on a synthetic population of space debris. For each instant of observation, the geometric filter determines which debris falls within the field of view of the instrument. Objects complying with this condition are then subjected to the radiometric filter to determine whether they have a sufficient signal to confirm the detection. The program described above was then used to analyse the performance of optical instruments characterised by the Fly-Eye architecture. This makes it possible to increase the field of view of an instrument, taking advantage of the simple idea of combining multiple optical devices within a single instrument resulting in a multi-telescope optical system. The various simulations made on this architecture have confirmed the possibility of using Fly-Eye technology to build a surveillance system with an outstanding ratio between costs and performance. The optimal number of telescopes varies according to the characteristics of the optics. Indeed, by choosing a class characterised by good radiometric performance it is possible to achieve outstanding results even with a small number of telescopes.