NUOVO SATELLITE SFERICO CON RETRORIFLETTORI PER FISICA FONDAMENTALE E SCIENZE DELLA TERRA

In questo progetto viene presentato un satellite passivo inseguito via laser per studi di fisica fondamentale, relatività generale, scienze della Terra e navigazione. Il nuovo satellite è un’evoluzione del LARES, messo in orbita il 13 febbraio 2012, ed è massiccio (ha infatti una massa di circa 300 kg con un raggio di circa 0,2m) e non ha elettronica, sistemi di controllo, né trasmissione dati o telemetrici. Sulla sua superficie è disposto il numero maggiore possibile di retroriflettori (CCR, acronimo di Cube Corner Reflector, o in italiano, riflettore a spigolo di cubo). Si userà da qui in avanti l’acronimo CCR per indicare i retroriflettori. Alcune decine di stazioni laser a terra valutano la distanza del satellite misurando il tempo di andata e ritorno impiegato dagli impulsi laser a raggiungere i CCR montati sulla sua superficie,i quali, grazie a tre riflessioni sulle tre superfici posteriori, rinviano i segnali laser a Terra nella stessa direzione di provenienza. Il satellite è progettato per avere il più piccolo rapporto area/massa possibile, il cui valore è il più favorevole immediatamente dopo quello del LARES. Vengono presentati due metodi per la disposizione ottimale dei CCR: il primo, più classico, prevede un ordinamento per paralleli e il secondo, che adotta la soluzione di problemi di ottimizzazione di Thomson e di Tammes. Vengono poi presentati metodi per ottimizzare le modifiche delle distribuzioni dei CCR per tenere conto delle interfacce con il sistema di separazione. Viene data priorità ad una progettazione che massimizzi la precisione di inseguimento del satellite rispetto alle problematiche di movimentazione e integrazione, per le quali vengono comunque proposte soluzioni, senza che queste operazioni possano influire negativamente sulla disposizione ottimale dei CCR. Vengono considerati retroriflettori di due tipi: (A) realizzati su specifica (ad esempio da “1,5 pollici” di diametro) e (B) disponibili di serie,“COTS” acronimo di Commercial Off The Shelf, (ad esempio da “1 pollice”). Vengono quindi presentati vari sistemi di montaggio per le due tipologie di CCR menzionate. La proposta del satellite realizzato in blocco unico, pur non essendo strettamente necessaria, viene preferita perché riduce la spinta termica e consente una maggiore libertà nella disposizione dei CCR sulla superficie del satellite. Questo brevetto ha la finalità di fornire il progetto di un nuovo satellite passivo, inseguito via laser, avente una disposizione ottimale dei retroriflettori dei due tipi summenzionati, dei relativi sistemi di montaggio, della disposizione delle cave di movimentazione e dell’interfaccia con il sistema di separazione. Vengono presentate le metodologie per il calcolo delle suddette distribuzioni. Il calcolo del numero e della disposizione dei retroriflettori è tale da garantire una sufficiente “cross-section” ottica, cioè osservabilità da Terra, e una precisione di posizionamento laser da Terra di 1 mm o meno (solo la componente dovuta al satellite). In aggiunta il progetto minimizza le perturbazioni non gravitazionali di superficie realizzando un rapporto area/massa sufficientemente piccolo, e abbatte le differenze di temperatura che sono la causa della perturbazione nota come spinta termica. Ulteriore finalità è dunque quella di collocare il satellite come il secondo migliore, dopo il LARES, nel rapporto area/massa ed il migliore per quello che riguarda la precisione e la minimizzazionedella spinta termica (anche grazie all’utilizzo di retroriflettori da un pollice). Le disposizioni dei CCR presentate tengono conto dei vincoli costruttivi e delle interfacce del sistema di separazione.