Classificazione dei detriti spaziali prioritari per operazioni di Active Debris Removal in orbita LEO

The issue of space debris and orbital environment sustainability is gaining a key role for international space agencies and commercial operators, given the increasingly tangible concerns regarding safety in space missions. The growth of mega-constellations and the uncontrolled increase in launches in Low Earth Orbit (LEO) make this area the most affected by this problem, creating the need for active engineering action to contain it. This work aims to analyse space debris classification criteria to identify priority targets for Active Debris Removal (ADR) operations in LEO by evaluating critical parameters – such as mass, cross-sectional area, orbital inclination and local spatial density – necessary to detect the objects with the highest collision probability and fragmentation potential. It is shown how the targeted removal of a limited number of critical objects is sufficient to drastically reduce the risk of potentially catastrophic cascade collisions (Kessler Syndrome). Finally a preliminary analysis of a potential ADR mission architecture is presented, developed based on the risk indices and state of the art previously discussed, including the MATLAB modeling of the chaser satellite's orbital transfer among the debris.

Il tema dei detriti spaziali e della sostenibilità dell’ambiente orbitale sta assumendo un ruolo sempre più centrale per le agenzie spaziali internazionali e per i principali operatori commerciali, viste le criticità sempre più concrete relative alla sicurezza delle missioni spaziali. La nascita delle mega-costellazioni e l’aumento incontrollato di lanci in orbita bassa terrestre (LEO) fanno di tale zona una delle più colpite da questo problema, rendendo indispensabile un’azione attiva per arginarlo. Questo elaborato ha l’obiettivo di analizzare i criteri di classificazione dei detriti spaziali prioritari per operazioni di Active Debris Removal (ADR) in orbita LEO, valutando parametri critici – quali massa, area della sezione trasversale, inclinazione orbitale e densità spaziale locale – necessari a identificare gli oggetti con la massima probabilità di collisione e potenziale di frammentazione. Lo studio dimostra come la rimozione mirata di un numero limitato di oggetti critici sia sufficiente per abbattere drasticamente il rischio di collisioni a catena potenzialmente catastrofiche (Sindrome di Kessler). In conclusione viene svolta l’analisi preliminare di una possibile architettura di missione ADR a partire dagli indici di rischio e dallo stato dell’arte esposti in precedenza, includendo la modellazione in MATLAB del trasferimento orbitale del satellite inseguitore tra i detriti.