Measurement techniques for assessing and reducing the risk posed by Micrometeoroid and Orbital Debris to Space vehicles

Negli ultimi anni un nuovo rischio ha iniziato ad emergere per i veicoli spaziali orbitanti attorno alla Terra: i detriti spaziali. Questo termine descrive oggetti di origine umana in orbita attorno alla Terra che non hanno più uno scopo utile. Il presente lavoro descrive tecniche di misura per stimare e ridurre il rischio creato da micrometeoriti e detriti spaziali (MMOD) ai veicoli spaziali. Le principali aree di ricerca sono: • Fenomenologia dell’impatto, metodologia per la stima del rischio, metodi di progettazione; • Metodi sperimentali (ossia tecniche di accelerazione e strumentazione per la diagnostica); • Modelli ingegneristici (ossia misure degli effetti dei MMOD e derivazione delle equazioni di danno). Gli obiettivi e i contributi personali legati a queste aree di ricerca sono presentati relativamente a: • Sviluppo della strumentazione del laboratorio per la simulazione di impatti iperveloci presso il CISAS (Centro Interdipartimentale Studi ed Attività Spaziali) “G. Colombo”, ossia evoluzione del cannone bistadio a gas leggero e progettazione relativa a componenti di due cannoni monostadio a gas leggero, uno per il CISAS e uno per la Cranfield University, UK; • Attività sperimentale relativa allo studio degli impatti, dove sono stati sviluppati strumenti per la caratterizzazione di ejecta e per il rilevamento di impatti primari; • Derivazione delle equazioni di danno, questo ha portato allo sviluppo di nuove Equazioni di Limite Balistico, aventi base statistica e che forniscono un nuovo scenario riguardo il futuro della progettazione di scudi per i MMOD. Queste equazioni sono sviluppate per definire le condizioni di impatto (ossia diametro e densità del detrito, velocità e angolo di impatto) che risultano per il valore di soglia relativo al fallimento di uno specifico componente o sottosistema di un veicolo spaziale. I principali obiettivi di questa ricerca sono stati raggiunti e hanno portato a: • Studio gasdinamico e progettazione del sistema ferma sabot per un nuovo cannone monostadio a gas leggero per il laboratorio per impatti iperveloci presso il CISAS; • Progettazione della camera per gli impatti e del sistema ferma sabot per il cannone monostadio a gas leggero presso la Cranfield University, UK; • Progettazione della sezione ad alta pressione e della struttura di supporto per il nuovo cannone bistadio a gas leggero presso il CISAS; • Progettazione ed evoluzione di uno strumento per la caratterizzazione di ejecta; • Progettazione di uno strumento per misure relative a impatti primari; • Sviluppo di una metodologia per derivare equazioni di danno su base statistica per i satelliti Cosmo-Skymed; • Sviluppo di una metodologia per derivare equazioni di limite balistico su base statistica per strutture inflatable.