Progetto della strategia di guida e controllo orbitale per una missione LEO di osservazione della Terra con payload IR

The actual work presents the mission analysis of a small LEO micro satellite which has been designed to provide high resolution infra-red images of the Earth surface, in the TIR and LWIR bandwidths. As the altitude becomes lower than 400 Km, because of the strong atmosphere resistance, the platform needs the electrical propulsion to keep small and efficient its design. The objective of the work is to control the satellite trajectory with an Hall effect thrusters, finding the best station keeping control law which is able to maintain the orbital parameters variation within an accepted constrained altitude box. The mission goal foresees the realization of a mini platform characterized by a reduced complexity especially in terms of low power consumption, low mass, and consequently low mission costs. On this basis, the eventual hardware substitution with a fully software technology (SDR-software defined radio) could reveal advantageous to manage signals and functions; for this reason, it has been realized a sequential trajectory estimation algorithm, using a low cost SW GPS receiver.

L’analisi corrente sviluppa l’analisi di missione di un mini satellite in orbita bassa progettato per l’osservazione della Terra nelle bande dell’infrarosso, in particolare del TIR e dell’LWIR. A causa della vicinanza a Terra, il satellite è soggetto alla forte influenza della resistenza atmosferica e ha bisogno da subito di manovre di mantenimento orbitale che sono eseguite sfruttando un tipo di propulsione promettente per il futuro, cioè motori ad effetto Hall. L’obiettivo del lavoro propone la ricerca della migliore legge di controllo che possa limitare le variazioni dei parametri orbitali all’interno di un box di accettabilità. Il satellite sarà costretto ad operare in un ambiente fortemente perturbato e sarà soggetto a numerosi vincoli dettati dalla configurazione e dal sistema propulsivo, come l’effettuazione di manovre in periodi limitati con una direzionabilità del vettore spinta quasi nulla. La missione prevista prevede la realizzazione di una piccola piattaforma, di complessità ridotta, soprattutto in termini di basso consumo di potenza, massa e di conseguenza costo. In questo scenario si inserisce bene la possibilità di impiegare un ricevitore software di basso costo i cui dati possono essere gestiti da un programma di stima orbitale. Si vedrà infine in che modo le parti di controllo e di navigazione possano interagire tra di loro.