Costellazione satellitare per l'analisi in situ di detriti spaziali: link budget e capacità computazionali

The exponential increase in space launches in recent decades has led to a significant accumulation of debris in Earth's orbit, posing substantial risks to the safety of space missions. Currently, the validation of debris distribution models for certain size ranges is limited by the lack of dedicated in-orbit sensors. This preliminary study proposes the development of a satellite constellation for in-situ monitoring of the debris population in low Earth orbit (LEO). The system architecture includes satellites equipped with passive optical sensors, positioned in sun-synchronous orbits to ensure constant illumination and optimize observation capabilities. The collected data is processed on board using compression techniques, reducing transmission volume and enhancing system efficiency. A distributed architecture, consisting of observation satellites and transmission nodes, would allow for simplified communication with ground stations. The energy analysis confirms the feasibility of the project, demonstrating that the entire infrastructure can be implemented using platforms of dimensions compatible with the CubeSat standard. Furthermore, the adoption of existing technologies, in line with the principles of the New Space Economy, would ensure cost reduction and greater system scalability. To minimize environmental impact, the project includes the implementation of a deorbiting system at the end of its operational life, aiming to mitigate the accumulation of new debris. The results of this analysis indicate that such a constellation is technically feasible and could provide crucial data to improve debris modeling and management, contributing to greater safety and sustainability in future space activities.

L’incremento esponenziale dei lanci spaziali negli ultimi decenni ha portato a un accumulo ingente di detriti in orbita terrestre, ponendo rischi significativi per la sicurezza delle missioni spaziali. Attualmente, la validazione dei modelli di distribuzione dei detriti per determinate dimensioni risulta limitata dalla carenza di sensori dedicati in orbita. Questo studio preliminare propone la realizzazione di una costellazione di satelliti per il monitoraggio in situ della popolazione detritica in orbita bassa (LEO). L’architettura del sistema prevede satelliti dotati di sensori ottici passivi, posizionati su orbite sun sincrone per garantire un’illuminazione costante e ottimizzare le capacità di osservazione. I dati raccolti sono elaborati a bordo integrando tecniche di compressione, riducendo il volume di trasmissione e migliorando l’efficienza del sistema. Un’architettura distribuita, composta da nodi di trasmissione e satelliti di osservazione, consentirebbe una comunicazione meno elaborata con le stazioni di terra. L’analisi energetica conferma la fattibilità del progetto, dimostrando che l’intera infrastruttura può essere realizzata con piattaforme di dimensioni compatibili con lo standard CubeSat. Inoltre, l’adozione di tecnologie esistenti, in linea con i principi della New Space Economy, garantirebbe una riduzione dei costi e una maggiore scalabilità del sistema. Per minimizzare l’impatto ambientale, il progetto include propone l’inclusione di un deorbiting a fine vita operativa con l’ottica di mitigare l’accumulo di nuovi detriti. I risultati di questa analisi indicano che una costellazione di questo tipo è tecnicamente realizzabile e potrebbe fornire dati cruciali per migliorare la modellazione e la gestione dei detriti spaziali, contribuendo a una maggiore sicurezza e sostenibilità delle attività spaziali future.