Analisi delle principali architetture per la distribuzione di energia elettrica nei satelliti

La gestione dell’energia nei satelliti rappresenta un elemento chiave per il successo delle missioni spaziali, influenzando la durata operativa, l’affidabilità dei sistemi e la continuità delle comunicazioni. L’esposizione ad un ambiente caratterizzato da forti escursioni termiche, radiazioni ionizzanti ed un ciclo costante di esposizione ed ombreggiamento solare impone sfide uniche nella progettazione di sistemi energetici efficienti e resilienti. Le tecnologie di gestione dell’energia si sono evolute nel tempo per rispondere a queste esigenze, con l'introduzione di diverse architetture capaci di ottimizzare la raccolta, l'immagazzinamento e la distribuzione dell'energia generata dai pannelli solari. Questa tesi si propone di analizzare le principali soluzioni adottate, evidenziando l'importanza di ciascuna nel contesto delle missioni spaziali e fornendo indicazioni utili per la scelta dell'architettura più adeguata. Nel primo capitolo si analizza il sistema DET (Direct Energy Transfer), caratterizzato dalla sua semplicità ed idoneità a missioni con requisiti energetici limitati. Vengono illustrate le configurazioni Fully Regulated Bus e Sun Regulated Bus, descrivendo le modalità di regolazione della tensione e le implicazioni operative di ciascuna. Nel secondo capitolo viene esaminato il sistema PPT (Peak Power Tracker), una tecnologia avanzata che massimizza l'energia raccolta dai pannelli solari mantenendoli costantemente al loro punto di massima potenza. La maggiore efficienza rispetto al DET comporta però una maggiore complessità progettuale e la necessità di sistemi di gestione termica adeguati. Il terzo capitolo è dedicato alle architetture alternative, tra cui S3R (Sequential Switching Shunt Regulator), S4R (Sequential Switching Shunt Series Regulator) e MPPT (Maximum Power Point Tracking). Ciascuna di queste soluzioni rappresenta un'evoluzione dei sistemi tradizionali, con l'obiettivo di migliorare l'efficienza complessiva e garantire una distribuzione ottimale della potenza in condizioni operative variabili. Infine, viene evidenziata la necessità di continuare a sviluppare e migliorare i sistemi di gestione energetica nei satelliti, con l'obiettivo di aumentarne l'efficienza, ridurre la complessità progettuale e garantire una maggiore affidabilità nelle condizioni operative estreme. Questa tesi si pone come contributo alla comprensione e all'analisi critica delle principali soluzioni tecnologiche adottate nella gestione energetica dei satelliti, offrendo spunti per la progettazione di sistemi sempre più performanti e sostenibili.