CubeSat's payload and orbit selection for in-situ debris characterisation

Space sustainability is one of the major concern for the future of space activities. Years of unregulated activities have lead to an uncontrolled growth of the space debris, and an increase of the risk for spacecraft. For this reason it is important to characterise the space debris environment, increasing the accuracy of the models, and developing suitable end-of-life solutions. This thesis present a preliminary payload selection for a CubeSat mission to characterise the debris environment in the LEO orbit. Firstly will be selected the operational orbit. Using the MASTER 8 software will be performed a flux and impact analysis to identify the orbits that could satisfied the mission requirements; than a natural decay analysis is performed to select an orbit compliant with a natural re-entry in 25 years. In the second part will be selected a suitable payload based on a literature review. Finally a first sizing of the payload will be performed.

La sostenibilità spaziale è una delle maggiori preoccupazioni per il futuro delle attività spaziali. Anni di sfruttamento hanno portato ad una crescita incotrollata dei detriti, causando un aumento dei rischi per i satelliti. Per questo motivo è importante studiare e caratterizzare il fenomeno dei detriti spaziali, aumentando la precisione dei modelli, e sviluppando specifiche strategie di fine vita dei satelliti. Questa tesi mira a presentare una prima selezione di uno strumento per una missione CubeSat volta a definire l’ambiente dei detriti nella bassa orbita terrestre. Come prima cosa è stata selezionata un orbita nominale. Usando il software MASTER 8 è stata effettuata una analisi sul numero di impatti previsti e sul flusso di detriti, per identificare le orbite che soddisfino i requisiti della missione; inoltre è stata fatta una analisi sul naturale decadimento del satellite, per identificare un orbita che sia compatibile con un rientro in 25 anni in caso di problemi. Successivamente basandosi su una ricerca storica, viene identificato uno strumento ottimale per la missione. In fine vengono definite, in prima approssimazione, le caratteristiche dello strumento scelto.