Quasi-periodic orbital families performance analysis for exoplanets observation by means of telescope-occulter formation flying

The study of extra-solar planets represents one of the most ambitious goals to be reached in space science in the near future. Thanks to indirect detection techniques, such as radial velocity-based, transits and gravitational microlensing, the list of known exoplanets has rapidly grown over the years. However, only direct investigation allows a detailed view of their actual characteristics, like atmospheric composition, physical and orbital properties, and eventually evidence of life. Nevertheless, the enormous contrast between the parent star and the planet imposes strong constraints on this kind of observations, especially in terms of required angular separation. This study presents a shader concept for exoplanets imaging, based on the Formation Flying of two small spacecrafts placed on QPOFs: an occulter designed to provide adequate starlight suppression within its shadow and a conventional telescope to collect the light from the target planet. The primary objective of this work is to propose optimal Periodic orbital and attitude configurations to perform an exoplanet observation mission using the coronagraph method in a Sun-Earth, non-Keplerian framework.

Lo studio degli esopianeti rappresenta uno degli obiettivi più ambiziosi da raggiungere nel campo dell’ ingegneria spaziale nel prossimo futuro. Grazie alle tecniche di rilevamento indiretto, come la velocità radiale, i transiti e il metodo di microlente gravitazionale, l’elenco degli esopianeti conosciuti è rapidamente aumentato nel corso degli anni. Tuttavia, solo l’indagine diretta consente una visione dettagliata delle loro reali caratteristiche, come la composizione dell’atmosfera, le proprietà fisiche ed orbitali ed, eventualmente, la presenza di vita. Inoltre, l’enorme contrasto tra la stella madre e il pianeta impone forti vincoli su questo tipo di osservazioni, soprattutto in termini di separazione angolare richiesta. Questo studio presenta un metodo di occultamento per l’imaging degli esopianeti, basato sull’utilizzo di due satelliti in formazione posizionati su Famiglie Orbitali Quasi-Periodiche: un occultatore progettato per fornire una adeguata soppressione della luce stellare all’interno della sua ombra e un telescopio per raccogliere la luce del pianeta target. L’obiettivo principale di questo lavoro è quello di proporre configurazioni orbitali periodiche ottimali per eseguire una missione di osservazione degli esopianeti utilizzando il metodo del coronografo in un contesto non-Kepleriano Sole-Terra.