Come nasce e si organizza una missione spaziale Dr. Emanuele Pace Setembre 2015 Corso di Tecnologie Spaziali – Lezione 2

System engineering DEFINIZIONE Processo logico di attività che trasforma una serie di requisiti generati da uno specifico obiettivo di missione nella piena descrizione di un sistema che soddisfa l’obiettivo in modo ottimale. Esso assicura che tutti gli aspetti del progetto siano stati considerati e integrati in un insieme consistente. Da Chambers Science and Technology Dictionary E. Pace - Tecnologie Spaziali2

3 Obiettivo requisiti & specifiche Obiettivo della Missione Richieste dello user Limiti politici Limiti economici Richieste per la missione Prestazioni Affidabilità Copertura Costi Durata Ground segment Stazioni di terra Data processing Specifiche per la sonda Orbita Potenza Configurazione Massa Operazioni Lanciatore Volume Massa Environment Specifiche per i sottosistemi TermicoPotenzaComunicazioni StrutturaElettronicaControllo d’assetto 1 2 3

E. Pace - Tecnologie Spaziali4 Sottosistemi del bus Space segment BusPayload Propulsione (1) (4) Termico (1) (6) Controllo d’assetto e di orbita (1) (4) Struttura (5) Data handling (2) Telemetria (2) e comandi (3) Power (7) Meccanismi (5) I numeri tra parentesi sono riferiti ai requisiti di funzionamento riportati nella diapositiva successiva

Sottosistemi del payload E. Pace - Tecnologie Spaziali5 Payload Sistema di raccolta del segnale RivelatoriStruttura Termico Elettronica Alimentazione Data handling Meccanica Termica Telescopio Calorimetro Spettrometro Imaging

E. Pace - Tecnologie Spaziali6 Requisiti di funzionamento 1. 1.Il payload deve essere puntato nella direzione corretta 2. 2.Il payload deve essere controllabile 3. 3.I dati dal payload devono essere trasmessi a Terra 4. 4.L’orbita selezionata dev’essere mantenuta 5. 5.Il payload dev’essere mantenuto insieme sulla piattaforma sulla quale è montato 6. 6.Il payload deve operare ed essere affidabile durante il periodo stabilito 7. 7.Una sorgente di energia dev’essere disponibile per effettuare tutte le operazioni della sonda

E. Pace - Tecnologie Spaziali7 Scelta dell’orbita OrbitaDimensioniCosto Massa del Satellite Massa del Satellite Obiettivi scientifici Obiettivi scientifici Comunicazioni Comunicazioni Radiazione di fondo Radiazione di fondo Copertura del cielo Copertura del cielo Atmosfera residua Atmosfera residua Calore della Terra Calore della Terra Lanciatore

E. Pace - Tecnologie Spaziali8 Missione spaziale Lanciatore Satellite Stazioni a terra

Telespazio Avezzano E. Pace - Tecnologie Spaziali9

10 Sviluppo di un satellite  Qualifica dei componenti  Electrical Model: electrical tests EMC tests Procedure di check pre-lancio  Structural Model: thermo-vacuum test vibration tests  Flight Model Engineering Model Proto-Flight Model

E. Pace - Tecnologie Spaziali11 Sviluppo di un satellite 1.Idea 2.Obiettivi della mssione 3.Announcement of Opportunity (AO) 4.Selezione 5.Fase A: studio di fattibilità 6.PDR: Project Design Review  Scelta definitiva 7.Fase B: studio di fattibilità dettagliato scientifico, ingegneristico e finanziario 8.CDR: Critical Design Review  Fattibilità 9.Fase C: Costruzione degli strumenti 10.Fase D: Integrazione su satellite 11.Lancio Consenso Progetto

Esempio: exoplanets E. Pace - Tecnologie Spaziali12 Ricerca di esopianeti Metodo diretto Imaging Metodi indiretti Velocità radiali Transiti Spettroscopia Studio di esopianeti Atmosfere Raggio Diametro Densità Modelli di formazione

Imaging E. Pace - Tecnologie Spaziali13

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Metodo dei transiti E. Pace - Tecnologie Spaziali15

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Esempio: exoplanets E. Pace - Tecnologie Spaziali17 Ricerca di esopianeti Metodo diretto Immagine Metodi indiretti Velocità radiali Transiti Effetto doppler Studio di esopianeti Atmosfere Raggio Diametro Densità Modelli di formazione Tecnica – Main requirement Camere CCD – Risoluzione spaziale Astrometria– Risoluzione spaziale Fotometria – Sensibilità e stabilità Spettroscopia – Risoluzione spettrale Tecnica – Main requirement Metodo dei transiti Spettroscopia – Risoluzione spettrale Transiti – Sensibilità e stabilità N.B. Queste due tecniche devono essere combinate

Missioni per exoplanets EChOPLATO E. Pace - Tecnologie Spaziali18

E. Pace - Tecnologie Spaziali19 Esempio: INTEGRAL

Competenze   Ottica – progettazione, simulazioni, ricerca nuovi materiali, ricerca strati metallo/dielettrico, soluzioni tecniche innovative, lavorazioni speciali   Elettronica – rivelatori, acquisizione dati, on board data handling, telemetria, simulatori e calibratori, archiviazione dati, alimentazione   Spettroscopia e imaging   Rivelatori fotoni e particelle   Nuovi materiali – fotosensibili, termici, meccanici, rad hard   Meccanica – strutture E. Pace - Tecnologie Spaziali20