Dottorato in INGEGNERIA AERONAUTICA E SPAZIALE

Titolo della tesi: Innovative space debris surveillance systems for circumterrestrial space sustainability and space traffic management

L'aumento esponenziale del numero di oggetti in orbita attorno alla Terra pone nuove sfide dal punto di vista del monitoraggio e della mitigazione. Il sovraffollamento delle orbite aumenta la probabilità di collisioni tra satelliti attivi e oggetti non cooperativi, noti come detriti spaziali, con conseguenze potenzialmente catastrofiche. In questo complesso scenario, è stato istituito il programma Space Situational Awareness (SSA) con l'obiettivo di identificare e caratterizzare gli oggetti spaziali e il loro ambiente operativo, garantendo attività spaziali sicure, stabili e sostenibili. All'interno di questo programma, il servizio Space Surveillance and Tracking (SST) svolge un ruolo cruciale nel monitoraggio e nel tracciamento degli oggetti spaziali, fornendo dati precisi sulle loro orbite e sulle loro caratteristiche fisiche e dinamiche. Uno dei metodi più utilizzati per mitigare il problema dei detriti spaziali, in particolare nell’orbita geostazionaria, è il tracciamento SST tramite stazioni ottiche a terra. Tipicamente, le operazioni ottiche SST si basano su un telescopio, una montatura e un sensore ottico. Tuttavia, un approccio alternativo prevede l'uso di fotocamere reflex digitali (DSLR) commerciali montate su treppiedi fissi. Questo studio si concentra sullo sviluppo di un nuovo sistema ottico basato su questa configurazione, progettato specificamente per attività SST nell'orbita geostazionaria: il sistema SURGE. L'obiettivo principale è valutarne le prestazioni sia dal punto di vista astrometrico che fotometrico. Oltre ai vantaggi offerti da SURGE, come un ampio campo visivo, la possibilità di osservare simultaneamente più oggetti e l'acquisizione di immagini in più lunghezze d'onda (RGB), devono essere affrontate diversi svantaggi. Tali svantaggi, quali la distorsione delle lenti, il rumore elettronico, la bassa efficienza quantica e le difficoltà di sincronizzazione temporale, sono stati analizzati e mitigati al fine di soddisfare i requisiti di accuratezza richiesti dai servizi SST dimostrando la validità di SURGE come supporto ottico all'interno del quadro delle attività SSA/SST.