S
OMMARIO
Il presente studio si occupa della possibilità di
effettuare un trasferimento Terra-Marte in
condizioni di spinta continua, con alti valori di
potenza elettrica. Esso è diviso in tre parti:
nella prima viene risolto il problema del
trasferimento, riferendosi al modello dei due
corpi perturbato, in cui il termine forzante è
dovuto principalmente all'accelerazione
imposta dai propulsori; la seconda tratta
invece il problema del dimensionamento
preliminare dei sottosistemi; nella terza viene
operata la scelta delle soluzioni che presentano
i valori più vantaggiosi della frazione di carico
utile e tempo di trasferimento, illustrandole nel
dettaglio.
Indice
Capitolo 1
1.1 Introduzione 2
1.1.1 Missioni verso Marte 2
1.1.2 La propulsione elettrica 9
1.1.3 Obbiettivi della tesi 10
1.2 Articolazione del lavoro 10
1.3 Richiami al problema dei due corpi 12
1.3.1 Il problema dei due corpi 13
1.3.2 Il problema dei due corpi perturbato 14
Capitolo 2
2.1 Definizione delle configurazioni di studio 162.2 Modello matematico di riferimento 16
2.3 Implementazione e risoluzione del problema 18
2.3.1 Applicazione del modello alla fase di fuga 21
2.3.2 Applicazione del modello alla fase di trasferimento 23
Capitolo 3
3.1 Determinazione dei risultati 313.1.1 Fase di fuga 31
3.1.2 Fase di trasferimento 32
3.2 Risultati dell’analisi di fuga 34
3.3 Risultati dell’analisi di trasferimento 40
3.3.1 Angolo di spinta costantemente nullo 41
3.3.2 Angolo di spinta costante a tratti 48
3.3.3 Angolo di spinta variabile in modo continuo 72
3.3.4 Esempio di traiettoria di trasferimento 84
3.3.5 Ulteriori risultati 86
3.4 Trasferimento alla Hohmann 90
Capitolo 4
4.1 Calcolo della massa iniziale 95
4.2 Modello matematico del dimensionamento 96
4.2.1 Sottosistemi di potenza 97
4.2.2 Sottosistemi propulsivi 102
4.2.3 Altri sottosistemi 105
4.2.4 Calcolo della massa di carico utile 106
4.3 Implementazione del modello 107
Capitolo 5
5.1 Determinazione dei risultati 1105.2 Rappresentazione dei risultati 111
5.3 Funzione di spinta costante a tratti con ρID =1+(3/8)δ 113
5.3.1 Casi C1 e C3 114
5.3.2 Caso C2 116
5.3.3 Caso C4 119
5.4 Funzione di spinta variabile continuamente con ρID =1+(3/8)δ 121
5.4.1 Casi C1 e C3 121
5.4.2 Caso C2 123
5.4.3 Caso C4 124
5.5 Altri risultati 126
5.5.1 Funzione di spinta costante a tratti con ρID =1+(1/2)δ 126
5.5.2 Funzione di spinta variabile continuamente con ρID =1+(1/2)δ 126
Capitolo 6
6.1 Criteri di scelta 129 6.2 Configurazioni vincenti 131 6.2.1 Configurazione 10 133 6.2.2 Configurazione 20 139 6.2.3 Configurazione 28 143 6.3 Scelta conclusiva 147 viiiCapitolo 7
7.1 Conclusioni e prospettive di sviluppo 148
Appendici
Appendice A
A.1 Osservazione preliminare 157 A.2 Interpolazione ai minimi quadrati tridimensionale 157 A.3 Coefficienti di correlazione 160
Appendice B
B.1 Osservazione preliminare 162 B.2 Equazione polare di una conica 162 B.3 Relazioni con le costanti del moto orbitale 164
Appendice C
C.1 Osservazione preliminare 165 C.2 Il ciclo di Brayton 165 C.3 Particolarità del ciclo 166
Appendice D
D.1 Osservazione preliminare 167 D.2 Effetto Hall 167 D.3 Utilizzi 167
Appendice E
E.1 Osservazione preliminare 168 E.2 Funzione di spinta costante a tratti con
ρID =1+(3/8)δ 168
E.3 Funzione di spinta costante a tratti con
ρID =1+(4/8)δ 175
E.4 Funzione di spinta continuamente variabile con
ρID =1+(3/8)δ 178
