Vibrazioni nei sistemi spaziali: analisi e strategie di energy harvesting per satelliti e rover

By analyzing the phenomenon of vibrations in the aerospace field, its potential for generating electricity through energy harvesting techniques is explored. After a review of the fundamentals of vibration dynamics, with particular reference to single- and multi-degree-of-freedom systems, the main theoretical models useful for describing the dynamic behavior of structures are examined, including damping effects and responses to harmonic and impulsive excitations. Next, the focus is on the vibrational environment typical of space systems, such as satellites, ISSs, and planetary rovers, where micro-vibrations generated by internal subsystems and structural flexibility significantly influence payload performance and stability. Finally, numerical models and approximate experimental analyses are presented to evaluate the performance of the proposed systems, highlighting the potential and limitations of harvesting solutions in the spatial field and suggesting possible future developments for autonomous and self-powered systems.

Analizzando il fenomeno delle vibrazioni in ambito aerospaziale se ne esplora il potenziale per la generazione di energia elettrica attraverso tecniche di energy harvesting. Dopo un richiamo ai fondamenti della dinamica delle vibrazioni, con particolare riferimento ai sistemi a uno e più gradi di libertà, vengono esaminati i principali modelli teorici utili alla descrizione del comportamento dinamico delle strutture, inclusi gli effetti di smorzamento e le risposte a eccitazioni armoniche e impulsive. Successivamente, l’attenzione si concentra sull’ambiente vibrazionale tipico dei sistemi spaziali, come satelliti, ISS e rover planetari, dove micro-vibrazioni generate da sottosistemi interni e flessibilità strutturale influenzano significativamente le prestazioni e la stabilità dei payload. Infine, sono presentati modelli numerici e analisi sperimentali approssimate per la valutazione delle prestazioni dei sistemi proposti, evidenziando le potenzialità e i limiti delle soluzioni di harvesting in ambito spaziale e suggerendo possibili sviluppi futuri per sistemi autonomi e autoalimentati.