ESA/ESOC - ASI - Detriti spaziali. Nota Tecnica RA5 "Quinto Rapporto di Avanzamento" - Versione ASI_SD2_RA5_issue_2.0

Fifth progress report of the second part of the ASI Space Debris Project.

Questo documento riassume le attività svolte nell'ambito del quarto anno del Progetto ASI Detriti Spaziali, dalla IV alla V Riunione di Avanzamento. Oltre a ciò, sono descritte anche le attività del Primo Atto Aggiuntivo al contratto, svolte nello stesso periodo. Va sottolineato che il presente documento coincide con il rapporto finale delle attività contrattuali, escluse quelle relative ai WP130 e WP120b, per il completamento dei quali è stata ottenuta una proroga di sei mesi rispetto alla scadenza del 13 dicembre 2010. Per quanto concerne le misure ottiche (WP110), di responsabilità di UNIRM1, sono proseguite le attività di osservazioni ottiche riepilogate in una tabella e si è migliorata l'automazione dell'osservatorio SpaDE. E' stata analizzata la possibilità di effettuare misure spettrometriche con l'osservatorio di Toppo di Castelgrande. Problemi tecnici hanno impedito la consegna del nuovo telescopio da 50 cm da parte del fornitore che ha quindi messo a disposizione del GAUSS diversi sistemi ottici, tra cui un telescopio da 41 cm di diametro. Riguardo il Contributo di altri osservatori (WP111), di responsabilità di UNIRM1, vengono presentati i risultati delle osservazioni congiunte con gli osservatori amatoriali di Massa d'albe e Anguillara. Vengono riportati i risultati finali relativi all'analisi di immagini di campagne osservative congiunte con CNES e JAXA. Inoltre viene illustrata la rete di osservatori italiani e internazionali (in particolare Toppo di Castelgrande e Morehead (MSU)) coordinati dal GAUSS. Circa il Monitoraggio in-situ (WP130), di responsabilità di UNIRM, sono iniziate le prove di sensibilità dei trasduttori piezoelettrici e la revisione dell'elettronica. Le prove di impatto iperveloce per la calibrazione saranno effettuate congiuntamente a CISAS. Per quanto riguarda le misure radar (WP120a), di responsabilità IRA-OATO dell'INAF,. vengono riassunte le attività svolte tra la quarta e la quinta riunione di avanzamento, che portano al completamento di tutte le azioni previste nell'Allegato Tecnico. Viene presentato lo studio elettromagnetico dell'antenna VLBI di Medicina effettuato allo scopo di valutare la possibilità di installare un sistema ricevente in piggy-back. Tale studio viene interamente allegato al presente documento (vedi allegato 1). Per quanto concerne le campagne di misura, nel periodo in esame è stata effettuata la campagna osservativa con il sistema radar multistatico (Evpatoria-Medicina-Ventspils) e una campagna di test per localizzare delle sorgenti di interferenza. Vengono presentati i risultati di entrambe le sessioni osservative. Infine per quanto riguarda il software di analisi in real-time dei dati radar, è stato ultimata la realizzazione dello spettrometro installato su schede basate su FPGA. Si riportano quindi la descrizione e i risultati dei test di funzionamento di tale spettrometro. Per quanto riguarda le misure radar (WP120b), di responsabilità ISAC-CNR, ha avuto inizio a fine ottobre lo spostamento della stazione nel nuovo campo di Villa Sant'Elia in località Campi Salentina (Le), operazione che verrà conclusa inderogabilmente a fine novembre 2010. Sono proseguite le osservazioni mensili dei detriti al rientro in atmosfera. Per ogni giorno dei periodi mensili di osservazione fino ad ottobre 2010 sono stati calcolati i rapporti percentuali dei flussi dei debris rispetto ai flussi totali, i flussi medi dei debris su ogni periodo, e infine le variazioni giornaliere dei flussi totali e dei debris sull'arco temporale delle osservazioni. Dall'analisi dei dati storici relativi agli eventi del test ASAT Cinese del febbraio 2007, del test ASAT USA del febbraio 2008 e della collisione Iridium 333/Cosmos 2251 e inoltre dal successivo confronto con i dati del radar BL, si è osservato un generale incremento delle percentuali dei debris nei mesi del 2010 rispetto ai corrispondenti mesi del 2009. Questo è stato messo in relazione al notevole numero dei frammenti aggiuntivi prodotti dai citati eventi catastrofici presenti in orbite LEO. Per febbraio-aprile 2009 e per aprile 2010 sono stati analizzate le variazioni orarie dei debris in avanzato rientro, al fine di verificare possibili anomalie nei flussi orari. Si sta sviluppando il software per l'accquisizione dei dati da 5 canali che rappresentano le uscite dei ricevitori dell'interferometro. Per quanto riguarda la modellazione (WP200) e la mitigazione (WP400), di responsabilità ISTI/CNR, le ultime attività previste dal contratto originario (non essendo ISTI incluso nell'Atto Aggiuntivo) sono state completate in occasione dello IADC-28 e presentate alla RA4. Comunque, ISTI ha assicurato il proprio supporto alle attività IADC e contrattuali, fino alla chiusura naturale del presente contratto, per evitare ricadute negative sui task IADC in corso. Successivamente alla RA4 è continuata la caratterizzazione delle nubi di detriti collisionali di Fengyun 1C, Cosmos 2251 e Iridium 33. Sono inoltre ripartite le attività connesse con l'AI 27.1, per la valutazione della necessità di un Active Debris Removal in LEO, e si è svolta la programmata campagna test di rientro 2010-1, con esiti molto positivi. Per quanto riguarda specificamente le collaborazioni e la mitigazione, sono stati riveduti e commentati diversi importanti documenti IADC, è stato analizzato il contenuto di un database di informazioni spaziali su richiesta dell'ASI ed è proseguita l'attività nell'ambito degli AI 22.2, 26.2 e 27.2, relativamente all'aggiornamento e al supporto delle IADC Mitigation Guidelines e alla valutazione del rischio rappresentato dai rientri. Infine, per quanto concerne le problematiche di protezione (WP310 e 330), di responsabilità CISAS, vengono presentati i risultati degli ultimi esperimenti di impatto effettuati a supporto dell'AI 26-1 IADC per la caratterizzazione di ejecta da satellite. In particolare, è riportato l'esito della valutazione di diversi sensori per la caratterizzazione degli ejecta, oltre che lo studio del fenomeno di produzione di frammenti secondari in seguito ad impatti obliqui. I dati sperimentali raccolti hanno anche permesso di formulare delle procedure semi-empiriche per la previsione della distribuzione di massa e velocità delle particelle entro le nuvole di ejecta, producendo dunque un'informazione utile per il calcolo del flusso detritico secondario originato in seguito ad impatti primari su superfici satellitari. Per quanto concerne le attività numeriche, sono state affinate le tecniche di simulazione della generazione di ejecta mediante hydrocode, ottenendo buoni risultati a spese però di tempi di calcolo estremamente significativi. Infine, è stato predisposto un software specifico per il Risk Assessment, che consente di utilizzare MASTER e ORDEM come modelli di ambiente e implementa varie equazioni di danno per il calcolo della resistenza balistica del sistema. Lo stesso software consente di stimare il flusso detritico secondario originato a seguito della produzione di ejecta da impatto iperveloce su superfici di veicoli spaziali.