Optimal deflection of near-earth objects through a kinetic impactor performing gravity assist

A very large number of minor celestial bodies populates our Solar System; some of these are classified as Near Earth Objects (NEO), celestial bodies whose orbit lies close to or even intersects our planet’s. The greater part of these are asteroids (NEA) and some of these are classified as Potentially Hazardous Asteroids (PHA), called in this way because they are believed to be a threat for Earth. A multitude of studies on the different aspects that characterise this problem have been carried by the scientific community, finding that the most common solution to face a potential impact situation is the deflection of incoming asteroids through kinetic impactor, in such a way that their encounter with the Earth is avoided or modified to an extent that it does not pose a threat. The present dissertation expands the previous works on this subject, by including in the geometry of the mission taken by the kinetic impactor not only a single branch from the Earth to the asteroid, but also the swingby of three planets: Earth, Mars and Venus. It will be analysed first a real case of a single asteroid, finding the best deflection methodology. Then the technique will be exploited to analyse the qualitative effect it has on a cloud of asteroid, capable to include every single possible asteroid.

Un gran numero di corpi celesti minori popola il nostro Sistema Solare; alcuni di questi vengono classificati come Near Earth Objects (NEO), corpi celesti la cui orbita si trova vicino o addirittura interseca quella del nostro pianeta. La maggior parte di questi è costituita da asteroidi (NEA), tra cui è possibile evidenziare i Potentially Hazardous Asteroids (PHA), così chiamati poiché si ritiene che siano una minaccia per la Terra. Una moltitudine di studi sui diversi aspetti che caratterizzano questo problema sono stati affrontati dalla comunità scientifica, per giungere alla conclusione che la soluzione più comune per affrontare il potenziale impatto è che l'asteroide venga deviato attraverso un kinetic impactor, in modo tale che la sua orbita venga modificata modificata in misura tale da essere ad una distanza di sicurezza con la Terra, così da non rappresentare più una minaccia. La presente tesi espande i lavori passati su questo soggetto, includendo nella geometria della missione del kinetic impactor non solo un singolo arco direttamente dalla Terra all'asteroide, ma anche l'assist gravitazionale di tre pianeti: Terra, Marte e Venere. Sarà analizzato inizialmente il caso reale di un singolo asteroide, trovando la migliore metodologia di deviazione. Quindi la tecnica verrà sfruttata per analizzare gli effetti qualitativi che ha su una nuvola di asteroidi, creata in modo tale da comprendere ogni possibile asteroide.