Modellazione del rientro atmosferico di una biocapsula su Marte e analisi dei principali carichi aerotermodinamici

Development of a numerical model for the study of atmospheric entry of a capsule in the Martian atmosphere, with the objective of analyzing the main quantities that characterize the entry, descent, and deceleration phases. Particular attention is devoted to the evolution of the trajectory, aerodynamic loads, thermal loads, and the response of the thermal protection system. The model has been developed to describe the main interactions between vehicle dynamics, the atmospheric environment, and aerothermal phenomena. In particular, it accounts for the variation of atmospheric conditions with altitude, the dependence of aerodynamic coefficients on flight conditions, and a representation of the capsule’s thermal response. Guidance and control logics have also been introduced, along with a schematic representation of the main events in the descent sequence. The work aims to provide a flexible tool for analyzing the problem, useful for evaluating the influence of key parameters on deceleration, heating, and vehicle conditions during entry. It therefore constitutes a basis for the study of different flight configurations and mission scenarios.

Sviluppo di un modello numerico per lo studio del rientro atmosferico di una capsula in atmosfera marziana, con l’obiettivo di analizzare le principali grandezze che caratterizzano le fasi di ingresso, discesa e rallentamento. L’attenzione è rivolta in particolare all’evoluzione della traiettoria, ai carichi aerodinamici, ai carichi termici e alla risposta del sistema di protezione termica. Il modello è stato costruito in modo da descrivere le principali interazioni tra la dinamica del veicolo, l’ambiente atmosferico e i fenomeni aerotermici. In particolare, sono state considerate la variazione delle condizioni atmosferiche con la quota, la dipendenza dei coefficienti aerodinamici dalle condizioni di volo e una rappresentazione della risposta termica della capsula. Sono inoltre state introdotte logiche di guida e controllo, insieme a una schematizzazione dei principali eventi della sequenza di discesa. L’elaborato si propone di fornire uno strumento flessibile per l’analisi del problema, utile per valutare l’influenza dei parametri principali sulla decelerazione, sul riscaldamento e sulle condizioni del veicolo durante il rientro. Il lavoro costituisce quindi una base per lo studio di diverse configurazioni di volo e di differenti scenari di missione.