Ballistic capture sets and orbits evolution under variations of the capture epochs

Over the last decades a new wave in space exploration has risen: small satellites such as CubeSats are more and more opening the possibility to smaller companies to reach the orbital environment. Within the Horizon 2020 programme the EXTREMA project ongoing at Politecnico di Milano aims at proving that miniaturized satellites are fully capable of autonomously navigating the deep-space environment. In particular, the main structure of the mission is divided into three main pillars, one of which focuses on the ballistic capture phenomenon and how it can be exploited to achieve low-energy and low-cost injection into the martian gravitational field. Such pillar has been at the basis of this thesis: the ballistic Capture Sets and orbits evolution under the variation of the capture epoch has been extensively investigated. Robustness and sensitivity of target arrival date and spacecraft state at its first close encounter with the red planet have been assessed.

Nelle ultime decadi una nuova modalità nell'esplorare lo spazio ha guadagnato popolarità: piccoli satelliti come i CubeSats stanno sempre più aprendo la possibilità a piccole compagnie di navigare nello spazio. All'interno del programma Horizon 2020 il progetto EXTREMA in corso al Politecnico di Milano si pone lo scopo di dimostrare che questi satelliti miniaturizzati siano in grado di navigare lo spazio profondo in maniera completamente autonoma. In particolare, lo scheletro di questa missione è diviso in tre pilastri principali, uno dei quali affronta il tema della cattura graviatazionale e di come questa possa essere sfruttata per raggiungere a basso costo il campo gravitazionale marziano. Questo pilastro rappresenta il punto di partenza di questa tesi: l'evoluzione dei Capture Sets e delle relative orbite è stato ampiamente studiato all'interno di un modello ad alta fedeltà. Sono infatti state oggetto di investigazione la robustezza e la sensitività della data di arrivo selezionata e dello stato del satellite al suo primo passaggio ravvicinato del pianeta rosso.