Preliminary design of the attitude and orbital control system of the ESMO spacecraft

In this work, the preliminary design of the Attitude and Orbital Control System (AOCS) of the ESMO (European Student Moon Orbiter) spacecraft is presented. ESMO is an educational mini-satellite project of the European Space Agency, planned to be the first student mission to the Moon. ESMO primary objective is to reach lunar orbit and take images of our natural satellite. The AOCS is up to provide Sun and Moon pointing and thrust direction control during manoeuvres. The work presented here consists of the most part of the main AOCS subsystem design as it will be presented at the next Preliminary Design Review, in May 2011; right after this milestone, the detailed design phase will be started. Following an analysis of the critical requirements affecting the AOCS, an overview of all the units and interfaces is shown; one of the most important areas is the AOCS mode design, including the emergency functions, to be included in the main on-board software. Eventually, all the assumptions taken for the analysis are explained; at this stage of the project, in fact, many data weren't available yet. A cold gas (used as a propellant for the Attitude Control Thrusters) budget is presented, along with a simulation on the routines used in the very first phases of the mission, after releasing from the launcher.

In questo lavoro, viene presentato il progetto preliminare del sistema controllo orbitale e d'assetto (AOCS) del veicolo spaziale ESMO (European Student Moon Orbiter). ESMO è il primo tra i progetti studenteschi dell'Agenzia Spaziale Europea ad avere come obiettivo la Luna; infatti la finalità della missione è riuscire ad inserirsi in orbita lunare, scattando fotografie della superficie del nostro satellite naturale. L'AOCS ha il compito di fornire puntamento solare o lunare, a seconda di ciò che è richiesto dal controllo di missione, ed il controllo della direzione di spinta durante le manovre con i motori principali. Il lavoro qui presentato comprende gran parte del progetto preliminare del sottosistema AOCS, così come verrà presentato all'imminente PDR, cioè la revisione del progetto preliminare; dopo di essa avrà inizio la fase di progetto dettagliato. Dopo un'analisi dei requisiti critici per l'AOCS, è mostrata l'architettura progettata per il sottosistema, comprese le varie unità e modi del software, sia quelli nominalmente utilizzati che quelli preposti a situazioni di emergenza. Successivamente, vengono spiegate tutte le ipotesi alla base delle analisi, dato che molti dati importanti non erano ancora disponibili. Infine, sono elencati e commentati i risultati delle simulazioni, tra cui una stima della massa di gas freddo, utilizzato come propellente per i razzetti del controllo d'assetto, e un'analisi degli algoritmi per le fasi susseguenti al rilascio iniziale dal lanciatore.