Lunar modes feasibility analysis for MicroCarb mission

Carbon dioxide is recognized as the main driver of human-induced climate change. Its evolution in time is therefore scrutinized with attention by the global scientific community. As of today, there is a lack of understanding of the vegetation dynamic, and its response to increasing CO2 and changing climate. This lack of understanding limits our ability to anticipate the carbon budget and thus the rate of climate change. There is therefore a strong need for a better understanding of the carbon cycle and the processes that control the exchanges of carbon between the atmosphere, the vegetation, and the soil. Within this framework, the MicroCarb mission proposed by French space agency CNES represent the European contribution to CO2 remote sensing problem, providing a continuous monitoring of our globe and serving as technological pathfinder for future missions. This thesis has contributed to the feasibility assessments of three particular calibration modes based on lunar observations. They are crucial to characterize the response of the on-board spectrometer, the main instrument responsible for scientific data acquisition. The key points of investigation concern the identification of the optimal conditions, in terms of lunar phase as well as spacecraft configurations, to perform such guidance modes in compliance with the attitude constrains defined for the mission. The associated acquisition legs were thus simulated and analyzed over all the possible scenarios defined by the mission analysis to ensure their feasibility and determine the criticality associated to each specific configuration.

Il diossido di carbonio è attualmente riconosciuto come il principale agente responsabile del cambiamento climatico legato alle attività umane. La sua concentrazione all’interno dell’atmosfera terrestre è pertanto studiata con attenzione dalla comunità scientifica. Tuttavia, una serie di questioni riguardo al contributo della vegetazione all’interno del ciclo del carbonio rimangono attualmente aperte. Questa mancanza di informazioni limita pertanto la nostra abilità nel prevedere i possibili scenari futuri sul cambiamento climatico. Per queste ragioni, una migliore comprensione dei processi che regolano gli scambi di anidride carbonica tra atmosfera, vegetazione e oceani è fondamentale per poter fronteggiare al meglio il problema dell’inquinamento globale nei prossimi decenni. In questo contesto, la missione MicroCarb proposta dall’agenzia spaziale francese CNES rappresenta un prezioso contributo Europeo al problema del monitoraggio delle emissioni di CO2 all’interno del nostro pianeta, permettendo di testare nuove tecnologie in vista di missioni future. Il lavoro svolto all’interno di questa tesi ha contribuito allo sviluppo di tale missione, analizzando la sequenza delle manovre di calibrazione lunare, volte a caratterizzare il funzionamento dello spettroscopio a bordo del satellite. I principali punti di investigazione riguardano l’identificazione delle condizioni ottimali, in termini di condizioni di fase lunare e assetto del satellite, che permettono di realizzare tali manovre rispettando i vincoli imposti dalla missione.