Impianti e sistemi aerospaziali 1
Lezione 1
lunedì 9 marzo 2020 – 8:30
Introduzione al corso:
→ Didattica integrativa sull'utilizzo di un software industriale con il dott. Lorenzo Olivieri
Giuseppe Colombo
 Prof. di Meccanica razionale e di Meccanica delle vibrazioni a Padova che iniziò ad interessarsi dagli
anni 60 alla meccanica celeste
 Scoprì la spiegazione dinamica della risonanza 2:3 di mercurio (3 giorni di mercurio durano 2 anni
solari - di mercurio -)
 Grazie alle sue intuizioni riguardo a mercurio la NASA ridefinisce la sua missione per mercurio
riuscendo a compiere 3 passaggi per il pianeta anziché 1 soltanto tramite il gravity assist, manovra al
tempo innovativa. Per questo riceverà la medaglia d'oro
 Definisce la teoria gravitazionale per la formazione degli anelli di saturno. Esiste una regione nello
spazio attorno al pianeta chiamata proprio Colombo's Gap
 Co-inventa i satelliti tethered, tecnologia che permette, tramite il filo di collegamento tra i due corpi,
di generare energia elettrica sfruttando il campo magnetico terrestre. Inoltre, questa tecnologia
permette di rallentare il moto dei satelliti sfruttando sempre il campo terrestre. Questa invenzione
permise al primo astronauta italiano (ing. Franco Manerba) di viaggiare nello spazio.
 La nuova missione dell'agenzia europea ESA verso mercurio è stata chiamata BepiColombo in suo
onore.
 Le missioni tethered furono 2. La prima nel 1992 (Tethered Satellite System One - TSS1) e la seconda
nel 1996 (TSS1-R ovvero Reflight) poiché nella prima missione vi fu un fallimento sfortunato che
riguardò il filo, di circa 20 km, che si inceppò durante il dispiegamento a causa di un bullone
sporgente. Nella seconda missione il dispiegamento fu portato a termine per 19.5 km anziché 20
dopodichè il filo si ruppe a causa di un evento connesso all'interazione con l'ambiente
(deterioramento del filo in una zona a causa di un possibile impatto con un detrito spaziale o di una
cattiva conservazione del filo stesso nei 4 anni di attesa, il quale in tale zona permise la creazione di
un arco elettrico che lentamente lo portò a rottura). Fu proprio in questa seconda missione che volò
l'astronauta italiano.
 Un'altra eredità di Giuseppe Colombo riguarda la prima rappresentazione della cometa di Halley.
L'ultima volta che ci passò vicina si programmò una missione spaziale per studiare la cometa stessa
(foto catturate dai telescopi Halley Multicolor Camera sulle slides) che attraversò la coda della
cometa. La sonda venne chiamata Giotto su suggerimento di Colombo.
Il nostro corso di laurea deriva dal lavoro di ricerca di professori e dottorandi che per primi sono stati vicini
al prof. Bepi Colombo nel suo lavoro
Obiettivi del corso
Acquisire le abilità tipiche di un ingegnere di sistema: avere una visione di insieme di tutti i sottosistemi che
compongono un satellite in modo da poterne acquisire le basi di ciascuno. Il corso è molto denso di
informazioni ma non si prefigge l'obiettivo di approfondire nel dettaglio ogni singolo dimensionamento di
sottosistema ma di conoscerne il funzionamento
Contenuti
 Introduzione ai veicoli: classificazione aeromobili e sistemi aerospaziali. Architetture tipiche
 Fondamenti di ingegneria spaziale: tipi di missione, elementi di un sistema spaziale, fasi di un
programma spaziale e strategie di sviluppo di un programma spaziale
 Ambiente aerospaziale: atmosfera, fattori ambientali aeronautici (vuoto, temperature, radiazione,
pioggia, ghiaccio, altro), ambiente spaziale (pre-operativo e orbitale)
 Scelta dell'orbita: prendendo spunto dalla dinamica del volo vedremo come scegliere un'orbita in
funzione dei requisiti di missione. Vedremo le orbite principalmente utilizzate per scopi commerciali
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lunedì 9 marzo 2020 – 8:30
Da qui in poi si entra nel merito di aspetti tecnologici di sottosistemi di un satellite e di un aeroplano.
 Controllo termico del satellite: requisiti termici per i componenti, scambi di calore ecc.
 Impianto di potenza: distinzione tra impianto di potenza degli aeromobili e quello dei satelliti
 Sottosistema di telecomunicazioni del satellite
 Sottosistema di controllo d'assetto del satellite: è un capitolo di cenni poiché alla magistrale esiste un
corso approfondito.
Attività integrative del corso
 Introduzione all'utilizzo di software professionali per la progettazione di sistemi spaziali. Il software si
chiama Systema by Airbus DS. Dal disegno e studio dell'orbita alla progettazione dei sottosistemi di
un satellite (www.systema.airbusdefenceandspace.com).
Erogazione di didattica sottoforma di seminari in aula informatica fuori orario.
Utilizzo del software per lo studio di una missione assegnata.
 Scrittura di un documento tecnico scientifico in inglese da proporre all'ESA nell'ambito di uno dei
programmi Hands On dell'Education Office. È un'attività che in primissima fase prevede un periodo di
1 anno.
 Partecipazione a progetti innovativi per studenti UniPD scrivendo una proposta
Esame
 Prova scritta di durata 3h:
o 1 esercizio numerico + 4 domande di teoria (ciascuno dei 5 quesiti viene valutato in 30esimi)
 Orale obbligatorio tra 18 e 21 inclusi, facoltativo sopra il 27 escluso (va prenotato via mail su
appuntamento privato)
 Il voto finale può essere aumentato con i punti aggiuntivi dati dalle attività integrative
 Le domande sono molto specifiche e puntuali. Occorre essere sintetici e focalizzarci su quello che
viene chiesto senza divagare. Limite di numero di pagine nelle risposte.
 Occorre essere in grado di rispondere alle richieste usando le proprie parole/ragionamenti
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