Sviluppo di un software per la valutazione della vulnerabilità di satelliti nell’ambiente detritico

L'accumulo di detriti in orbita bassa terrestre rende la valutazione del rischio da impatto iperveloce un requisito progettuale per le missioni spaziali contemporanee. La stima si ottiene accoppiando i modelli di flusso ambientale, che descrivono la distribuzione statistica delle particelle impattanti, con i modelli di vulnerabilità strutturale del veicolo, fondati su equazioni di limite balistico semi-empiriche. Il risultato dipende però in misura critica dall'orientazione del satellite rispetto alle direzioni dominanti del flusso: un parametro operativo il cui effetto quantitativo è raramente caratterizzato in modo sistematico. Il presente lavoro affronta questo aspetto attraverso una campagna di venti simulazioni condotta con il software SYSTEMA di Airbus Defence and Space, su due geometrie satellitari (una semplificata e una rappresentativa del satellite radar COSMO-SkyMed, completa di equipaggiamenti interni) simulate su due orbite LEO e cinque configurazioni di assetto. L'analisi isola la logica con cui lo strumento elabora il parametro di densità del file STENVI e quantifica l'effetto dell'assetto sul numero di penetrazioni, scomponendolo nei contributi di esposizione geometrica e di efficacia penetrativa. La sola scelta dell'assetto operativo riduce il numero totale di penetrazioni fino al 59% rispetto alla configurazione nominale, e l'angolo di elevazione agisce da parametro di protezione passiva degli equipaggiamenti interni, con effetti consistenti in segno e ordinamento al variare della quota e della complessità geometrica. Su questo riferimento è stato valutato il framework CSTS applicato a una geometria satellitare completa: il confronto ne conferma gli ordini di grandezza dei flussi e le principali tendenze fisiche, con una sottostima della probabilità di failure attesa per costruzione, conseguenza della diversa definizione di guasto adottata dai due strumenti. Lo scarto non risulta però riconducibile a un errore sistematico: varia di oltre un fattore quattro fra i casi e, sul flusso incidente, ne cambia il segno. L'applicazione dello strumento a geometrie satellitari complete si conferma quindi a uno stadio preliminare, su cui è necessario lavorare a partire dalla risoluzione dei file ambientali di ingresso e dal numero di raggi simulati.