Experimental Characterization of Hypervelocity Impact Fragmentation on Picosatellite Mock-ups

Il costante aumento dei detriti spaziali pone un rischio sempre maggiore per le operazioni spaziali. I detriti prodotti da esplosioni e collisioni di vecchi satelliti rappresentano la principale fonte di impatti, generando ulteriori frammenti. Dagli anni ’70 il NASA Orbital Debris Program Office ha modellato e cataloga to le nuvole di detriti in base alla dimensione dei frammenti e alla loro velocità. Il NASA SBM viene creato appositamente per prevedere la frammentazione di un possibile impatto, descrivendo la distribuzione dei detriti basandosi su lunghezza caratteristica Lc, rapporto area su massa A/m, velocità v e l’Energy to Mass Ratio (EMR). Il modello SBM viene creato basandosi sui dati ottenuti principalmente da precedenti impatti. L’aggiornamento più importante a questo modello è avvenuto a seguito del test DebriSat del 2014; questo esperimento ha utilizzato un satellite più moderno, producendo oltre 200,000 frammenti a seguito di un impatto catastrofico con EMR= 235J/g. Ad oggi, questo modello `e stato sviluppato basandosi su satelliti e frammenti di grandi dimensioni. L’aumento delle missioni che richiedono satelliti di piccole dimensioni ha però reso necessario un’aggiornamento di questi modelli di previsione, in modo da ottenere una valutazione più precisa degli impatti. Questo `e quello che si propone di fare l’Università di Padova, effettuando test su mock-up di picosatelliti di grandezza 4.5 × 4.5 × 4.5cm. In questo lavoro si studia la frammentazione di due mock-up di picosatellite, con valore di EMR < 40J/g, confrontando i risultati ottenuti con il model lo di previsione della NASA denominato Standard Breakup Model (SBM) e il modello in fase di sviluppo da parte del CISAS dell’Università di Padova, denominato Orbital Model for Breakup Reconstruction Analysis(OMBRA). Durante il lavoro si sono riscontrate diverse discrepanze con la letteratura scientifica, principalmente per quanto riguarda il valore di separazione tra impatto catastrofico e non catastrofico definito dal valore di EMR = 40J/g.