Observing the Apophis 2029 close approach with LUMIO

(99942) Apophis will pass by the Earth on 13 April 2029, at a distance smaller than the radius of the Geosynchronous Equatorial Orbit (GEO). This will be an unprecedented op portunity for the scientific community to observe a Potentially Hazardous Asteroid (PHA) during a close encounter with our planet. Given this context, this thesis studies whether LUMIO, a 12U CubeSat orbiting the Earth-Moon L2 point, can observe the passage of Apophis using its payload, the LUMIO-Cam. Radiometric models of both the environment and the camera were developed, to analyze the Signal-to-Noise Ratio (SNR) of the light reflected by Apophis towards LUMIO. The models consider sunlight and its reflection off the Earth and Moon. Poisson noise from camera operation is incorporated, along with stray light originating from the Sun, Earth, and Moon. GiventhefavorablegeometryoftheencounterandthecharacteristicsoftheLUMIO-Cam, Apophis is indeed detectable by LUMIO from its nominal quasi-periodic Halo orbit. De pending on the gain and exposure time used for the observations, Apophis can be detected nearly a month before its close approach with Earth, and for a few day after it. This ex tensive coverage of the encounter could provide another point of view on this astronomic event.

Il 13 aprile 2029, l’asteroide (99942) Apophis passerà vicino alla Terra a una distanza inferiore al raggio dell’orbita geostazionaria (GEO). Questa sarà opportunità senza precedenti per la comunità scientifica di osservare un asteroide potenzialmente pericoloso (PHA) du rante un passaggio ravvicinato con il nostro pianeta. In questo contesto, questa tesi studia la possibilità che LUMIO, un CubeSat 12U in orbita nel punto L2 del sistema Terra-Luna, possa osservare il passaggio di Apophis utilizzando il suo payload, la LUMIO-Cam. Sono stati sviluppati modelli radiometrici dell’ambiente e della fotocamera, per eseguire un’analisi del rapporto segnale rumore (SNR) della luce riflessa da Apophis verso LUMIO. Si considera la luce proveniente dal Sole e la sua riflessione sulla Terra e sulla Luna. Viene inoltre considerato il rumore di Poisson generato dal funzionamento della fotocamera, così come la luce parassita generata dal Sole, dalla Terra e dalla Luna. Data la geometria favorevole dell’incontro e le caratteristiche della LUMIO-Cam, Apophis è effettivamente rilevabile da LUMIO dalla sua orbita nominale di tipo Halo quasi- periodica. A seconda del guadagno e del tempo di esposizione utilizzati per le osservazioni, Apophis può essere rilevato quasi un mese prima del suo avvicinamento alla Terra e per alcuni giorni successivi. Questa ampia copertura dell’incontro potrebbe fornire un ulteriore punto di vista su questo evento astronomico.