Parametric design tool for a GEO mission architecture

In this study, a groundbreaking tool for preliminary design, focusing on mass and power budgets, has been developed for general-purpose GEO satellites. This tool holds immense value for both commercial and research domains, providing a rapid overview of the overall budgets for various satellite types intended for operation in GEO orbit, including those outside the conventional applications like Communications, Navigation, and Meteorology. The tool addresses a critical gap in current data availability, particularly for non communication satellites in GEO, making it an essential asset for the design and analysis of diverse satellite missions. It extracts relevant subsystem budget data from the literature, assuming that certain features and dimensions of classical GEO satellites remain consistent. The Propulsion Subsystem and the Electric Power Subsystem are explicitly modeled, requiring user input for various parameters, along with payload mass and power, which play a pivotal role in determining the satellite class. The thesis comprises a literature review, offering insights into existing tools and studies related to GEO satellite mass and power budgets. The main body provides a concise overview of the modeled subsystems, the algorithm’s functioning, and the tool’s validation. The concluding section features several case studies, including hypothetical applications of the tool in designing In-Orbit Servicing missions, drawing inspiration from NASA projects.

In questo studio è stato sviluppato uno strumento innovativo per la progettazione preliminare di satelliti GEO ad uso generale, con un focus su budget di massa, potenza e costi. Questo strumento è di grande valore sia per il settore commerciale che per quello della ricerca, fornendo una panoramica rapida dei budget complessivi per vari tipi di satelliti destinati all’orbita GEO, inclusi quelli al di fuori delle applicazioni convenzionali come Comunicazioni, Navigazione e Meteorologia. Lo strumento affronta una lacuna critica nella disponibilità attuale di dati, in particolare per i satelliti non di comunicazione in orbita GEO, rendendolo un asset essenziale per la progettazione e l’analisi di diverse missioni satellitari. Estrae dati rilevanti dal budget dei sottosistemi dalla letteratura, assumendo che alcune caratteristiche e dimensioni dei satelliti GEO classici rimangano coerenti. I sottosistemi di propulsione e di alimentazione elettrica sono esplicitamente modellati, richiedendo l’input dell’utente per vari parametri, insieme a massa e potenza del carico utile, che giocano un ruolo cruciale nella determinazione della classe del satellite. La tesi comprende una revisione della letteratura, offrendo approfondimenti sugli strumenti esistenti e sugli studi correlati ai budget di massa e potenza dei satelliti GEO. Il corpo principale fornisce una panoramica sintetica dei sottosistemi modellati, del funzionamento dell’algoritmo e della validazione dello strumento. La sezione conclusiva presenta diversi casi studio, che includono applicazioni ipotetiche dello strumento nella progettazione di missioni di servicing in orbita, che prendono ispirazione da progetti della NASA.