Characterization of the transfer trajectory of LUMIO mission

In this work a characterization of the transfer trajectory of LUMIO mission is performed. In the reference frame of the circular restricted three-body problem (CRTBP), two kinds of analyses have been carried out. First, the departure parking orbit is altered in order to comprehend how this affects the cost of injecting the spacecraft into the stable manifold which drives it to the operative halo orbit. Second, when the transfer trajectory is fixed (i.e. the parking orbit does not vary), different sources of error are introduced so as to understand how these could influence the path described by the spacecraft. Hence, a differential guidance approach is applied in order to correct intermediate position and velocity errors, with the objective of reducing the final state vector deviation from the nominal solution. These analyses have been conducted for two parking orbits and their corresponding optimal transfer trajectories in order to prove the validity of these methods. The obtained results are in agreement with the mission requirements. Other improvements are proposed in the conclusions for the purpose of continuing analyzing this problem.

In questa tesi è stata realizzata una caratterizzazione della traiettoria di trasferimento della missione LUMIO. Nel sistema di riferimento del problema a tre corpi ristretto, sono state condotte due tipi di analisi. In primo luogo l'orbita iniziale di parcheggio è stata alterata così da comprendere come questo condizioni il costo dell'inserimento del satellite nella varietà stabile che lo porta nell'orbita Halo operativa. In secondo luogo, quando la traiettoria di trasferimento è stata fissata (l'orbita di parcheggio non varia) diverse fonti di errore sono state introdotte per capire come queste possano influenzare il percorso seguito dal satellite. Quindi, è stato introdotto un approccio di guida differenziale in modo da correggere gli errori su posizioni e velocità intermedie, con l'obiettivo di ridurre la deviazione del vettore dello stato finale rispetto a quella nominale. Queste analisi sono state condotte per due orbite di parcheggio e le relative traiettorie di trasferimento ottimali in modo da testare la validità di questi metodi. I risultati ottenuti sono in accordo con i requisiti della missione. Altri miglioramenti sono proposti nelle conclusioni affinché l'analisi di questo problema continui.