CubeSats ed esplorazione lunare: analisi delle traiettorie d’inserzione lunare per CubeSats dotati di sistemi propulsivi a elettrolisi dell’acqua

Negli ultimi anni, grazie all’avvento della New Space Economy, si è riscosso grande interesse nei confronti di satelliti sempre di minori dimensioni, i quali non sono più stati limitati al solo compito di testare nuove tecnologie ma hanno preso parte a vere e proprie missioni commerciali, sfruttando gli spazi vuoti all’interno dei lanciatori e quindi un trasporto molto più economico. Diventa allora interessante capire se tali nanosatelliti siano in grado di viaggiare nello spazio autonomamente, per poter raggiungere mete d’interesse ambiziose quali la luna o addirittura oltre. La presente relazione si pone l’obiettivo di valutare le possibilità che ha un CubeSat, dotato di propulsione, di rappresentare il futuro delle missioni spaziali, non più in relazione a orbite LEO o prossime alla Terra, ma anche con prospettive più ampie, come missioni lunari e nello spazio profondo. Ciò permetterebbe di ridurre drasticamente i costi, sfruttando anche la possibilità di prelevare acqua dagli asteroidi nel caso particolare di propulsione a elettrolisi dell’acqua. A partire dai fondamenti teorici di dinamica orbitale, vengono confrontate e analizzate diverse traiettorie facendo soprattutto attenzione al costo, in termini di ΔV richiesto, e al tempo di volo necessario. Viene fatto particolare riferimento alla missione CisLunar Explorers, la quale si pone l’obiettivo di raggiungere lo spazio cislunare sfruttando un sistema propulsivo implementato all’interno di due CubeSats. Esso sfrutta l’elettrolisi dell’acqua per trasformarla in idrogeno e ossigeno, che vengono successivamente separati e bruciati all’interno di una camera di combustione. Si confrontano quindi i modelli delle varie traiettorie analizzate con i risultati relativi ai CisLunar Explorers e infine si accenna alla possibilità di esplorazione interplanetaria e dello spazio profondo anche sfruttando le cosiddette Interplanetary Superhighways.