Tecniche di taratura di stereocamere per missioni planetarie

Gli strumenti ottici che vengono utilizzati nelle missioni spaziali risentono delle variazione delle condizioni ambientali, per questo è necessario studiare l’effetto di queste ultime sull’equipaggiamento. In particolare gli strumenti ottici sono molto sensibili alle variazioni di temperatura, perché questa grandezza può causare la deformazione e il disalinneamento delle ottiche, inoltre può comportare l’insorgere di tensioni rilevanti che possono provocare la loro rottura. In questa tesi sono state effettuate delle analisi termo-elastiche utilizzando un software ad elementi finite (Nastran) riproducendo le condizioni operative in cui si troverà la stereocamera coinvolta nella missione BepiColombo. I risultati delle analisi sono stati elaborati in MATLAB per determinare le equazioni matematiche delle superfici degli elementi ottici deformati utilizzando un’ottimizzazione non lineare ai minimi quadrati, e considerando equazioni polinomiali, sferiche e planari. Le superfici matematiche sono state importate in un software raytrace (ZEMAX) per poter verificare la performance ottica dello strumento. I risultati mostrano come le variazioni di temperatura influenzino gli Spot Diagrams, la Diffraction Ensquare Energy e le curve MTF. Per migliorare la risposta del telescopio ai carichi termici sono stati ideati dei vincoli cinematici, il loro utilizzo compromette molto meno la performance della stereocamera rispetto a vincoli rigidi per le ottiche. È stata valutata l’influenza delle variazioni dei parametri ottici (focale, spostamento del centro ottico, spostamento degli Spot Diagrams sul piano immagine e distorsioni) sulla ricostruzione della profondità della superficie di Mercurio utilizzando la propagazione dell’incertezza secondo le metodologie GUM e Monte Carlo. Infine è stato ideato unsetup strumentale per determinare gli spostamenti e le rotazioni di alcuni elementi ottici della sterocamera in camera di vuoto riproducendo le condizioni operative dello strumento.