Using Space Manifolds Dynamics to deploy a small satellite constellation around the Moon

Negli ultimi anni la analisi per missioni spaziali interplanetarie e Terra-Luna ha avuto un nuovo e interessante impulso. La tecnica utilizzata da circa un secolo era quella delle “coniche raccordate”, ovvero la traiettoria interplanetaria veniva approssimata collegando archi di traiettoria nei quali l’effetto gravitazionale era esercitato da un corpo celeste alla volta, quindi trattasi di archi di coniche kepleriane, e le coniche raccordate passando dalla sfera di influenza di un corpo celeste all’altro. Viceversa, proprio a partire dalle missioni Terra-Luna si è trovato molto interessante esplorare regioni dinamiche dove fosse rilevante, e in sorta di equilibrio, il contributo gravitazionale di più corpi celesti. In questo caso si tratta di esplorare traiettorie a bassa energia che hanno il grande vantaggio di trarre pieno vantaggio degli aiuti gravitazionali di più corpi, con notevole riduzione del propellente necessario a realizzare i trasferimenti e al prezzo di allungare i tempi di trasferimento. I diversi livelli di energia utilizzabili sono tali da poter effettuare missioni notevolmente diverse tra loro a prezzo di piccole variazioni di velocità: ad esempio alcuni trasferimenti Terra-Luna possono virare con poca variazione di energia in tour tra i punti di equilibrio lagrangiani oppure, mediante tecniche di trasferimento esterno, in trasferimenti su altri pianeti. Tutto ciò è realizzato sfruttando appieno la complessità della dinamica di sistemi a più corpi, che ha portato al riconoscimento di “autostrade spaziali”, ovvero a un insieme di traiettorie di interesse nella analisi di missione e che possono essere percorse passando dall’una all’altra con poca variazione di velocità. In particolare questa tecnica è ripercorsa per il dispiegamento di una costellazioni di satelliti attorno alla Luna. La dinamica del trasferimento è compresa con una certa nettezza utilizzando dapprima una rappresentazione linea rizzata attorno alla regione cruciale del trasferimento (il punto di equilibrio intermedio del sistema Terra-Luna) e quindi sfruttando le proprietà della dinamica non lineare.