Goce precise non-gravitational force modeling for POD applications

GOCE è stato lanciato nel 2009, ad un'altezza di 250 km per recuperare il campo gravitazionale statico terrestre. Nell'ambito del progetto GOCE-Italy, abbiamo effettuato la modellazione precisa per la pressione di radiazione e gli effetti aerodinamici su questo satellite. Questa analisi è stata compiuta per ridurre il mismodeling delle forze non gravitazionali, per poter stimare i parametri di marea tramite perturbazioni orbitali dei satelliti LEO. Un nuovo software ARPA (Analisi Aerodinamica e di Pressione di Radiazione), che sfrutta la tecnica del raytracing, è stato progettato e sviluppato per modellare accuratamente le forze e le coppie che agiscono su un satellite, dovute alle perturbazioni non gravitazionali. ARPA può calcolare la pressione di radiazione solare (SRP), la pressione di radiazione terrestre, la pressione di radiazione termica emessa dal satellite (TRR ) con un alto livello di precisione. Le metodologie e le procedure adottate sono presentate in questa tesi, ed i risultati dei test su GOCE sono illustrati e discussi. Il software NAPEOS (NAvigation Package for Earth Observation Satellites), sviluppato e mantenuto a ESA/ESOC, è stato aggiornato per poter usufruire dei nuovi input ARPA ed è stato adottato per eseguire i test su GOCE. I test sono stati effettuati su 30 archi giornalieri consecutivi, a partire dall'inizio della fase scientifica di GOCE, il 1 Novembre 2009. I risultati per i test di radiazione mostrano una significativa riduzione delle accelerazioni empiriche, soprattutto nella direzione trasversale (cross-track), di circa il 20% per la componente di SRP, 12% per l' albedo ERP, 13% per l' infrarosso ERP e 20% per la TRR, rispetto ai modelli standard di NAPEOS (modello a palla di cannone). Per l'aerodinamica, è stata osservata una riduzione significative del post-fit RMS da 7.6 7.3 mm con il nuovo modello ARPA, e una riduzione da 4.6 a 4.2 cm della distanza delle orbite calcolate con ARPA dalle orbite ufficiali a dinamica ridotta di GOCE (Precise Science Orbit). I risultati ottenuti confermano la bontà della modellazione e delle tecniche di ARPA per tutte le perturbazioni non gravitazionali calcolate per GOCE. Anche se i risultati sono presentati per il satellite GOCE, la nuova tecnica e il nuovo software sono adattabili a satelliti di qualsiasi forma, sia in orbita attorno alla Terra, o in orbita intorno a un altro pianeta, o in crociera nello spazio interplanetario.