Parametric design for Earth to Sun-Earth L2 halo transfers in the circular restricted three body problem

In the Sun-Earth system, by exploiting the hyperbolic invariant manifolds associated with periodic orbits stemming from L2 (SEL2 in the following), halo orbits are reachable at low cost from LEO and GTO orbits.To identify the most favorable SEL2 orbits for scientific missions, this work maps SEL2 halo orbits considering different perspectives. On the transfer side: which halos can be reached; in what time; at what cost; along what path and where insertions take place; with what performances and risks. On the operational halo side: how stable; what space environment and Earth visibility; what disposal requirements. Each analysis is conducted parametrically, giving an overall view on the available options and trade-offs between performances. Simultaneously, the investigation is applied to a specific mission, current under study, the Radiation Environment Monitor for Energetic Cosmic rays (REMEC) mission.

Nel sistema Sole-Terra, sfruttando i collettori iperbolici invarianti associati alle orbite periodiche derivanti da L2 (SEL2 nel seguito), le orbite halo sono raggiungibili a basso costo dalle orbite LEO e GTO. Per identificare le orbite SEL2 più favorevoli per le missioni scientifiche, questo lavoro mappa le orbite halo SEL2 considerando diverse prospettive. Dal punto di vista del trasferimento: quali orbite halo possono essere raggiunte; in quale tempo; a quale costo; lungo quale percorso e dove avvengono gli inserimenti; con quali prestazioni e rischi. Per quanto riguarda le halo operative: la stabilità dell'orbita; il suo ambiente spaziale e la visibilità della Terra; come condiziona la manovra di fine vita. Ogni analisi è condotta in modo parametrico, fornendo una visione complessiva delle opzioni disponibili e dei trade-offs tra le prestazioni. Contemporaneamente, l'indagine viene applicata a una specifica missione, attualmente in fase di studio, la missione Radiation Environment Monitor for Energetic Cosmic rays (REMEC).