ITALIANO

Dinamica d'assetto di satelliti
Osservazione della Terra mediante radar satellitari

1) Thomson, Introduction to Space Dynamics
2) Ulaby, Moore, Fung, Microwave remote sensing
3) Materiale integrativo fornito dal docente

L’obiettivo formativo consiste nel trasmettere la capacità di utilizzare le conoscenze acquisite in maniera unitaria a scopo di dimensionamento e progettazione preliminare.

Sistemi Aerospaziali

Lezioni teoriche ed esercitazioni pratiche in aula.
In funzione della disponibilità, seminario di un esperto del mondo dell'industria o delle agenzie spaziali.

Esame orale alla fine del corso con esercizi anche pratici. Non sono previste prove intermedie.
Lo studente può consultare appunti, ma deve padroneggiare la modellistica matematica allo scopo di ricavarne dei dimensionamenti.
L'esame consiste in tre domande con eventuali approfondimenti se le risposte non sono giudicate chiare dal docente.

Richiami di dinamica rotazionale. Moto libero di un corpo rigido a simmetria assiale e di un corpo rigido con tre momenti principali d'inerzia differenti; stabilità/instabilità delle pure rotazioni intorno agli assi principali d'inerzia con e senza dissipazioni interne di energia meccanica.

Moto di un giroscopio simmetrico soggetto o meno alla forza di gravità; precessione stazionaria e sua stabilità; strumentazione giroscopica per la determinazione d'assetto.

Moto d’assetto di un satellite stabilizzato a spin. Momento del gradiente di gravità e analisi di stabilità. Stabilizzazione passiva a gradiente di gravità in orbita circolare ed ellittica. Controllo d’assetto di un satellite stabilizzato sui tre assi mediante tre ruote di reazione. Analisi del moto di pitch e del moto accoppiato di roll-yaw.

Orbite per i telerilevamento: richiami di orbite elio-sincrone e frozen in eccentricità. Orbite ripetitive. Pattern di tracce a terra. Swath del sensore e concetti di global coverage e global access. Costellazioni di telerilevamento: esempio della missione italiana COSMO/SkyMed. Manovre d’assetto tipiche di satelliti per osservazione della Terra: yaw steering e nadir pointing.

Sistemi radar di osservazione della Terra: radiometri, radar altimetri, radar ad apertura reale, radar ad apertura sintetica (SAR). Definizione dei parametri per un SAR satellitare: dimensione d’antenna, potenza trasmessa, modulazione del segnale trasmesso e alta risoluzione in range. Il concetto dell’acquisizione dell’alta risoluzione in along track mediante il concetto di antenna sintetica: approccio geometrico e approccio in frequenza. Proprietà: frequenza e banda Doppler, tempo di integrazione, SNR, ambiguità in range e azimuth, risoluzioni. Modellistica analitica per SAR in orbita circolare.

Italian

Satellite attitude dynamics
Spaceborne radar remote sensing

1) Thomson, Introduction to Space Dynamics
2) Ulaby, Moore, Fung, Microwave remote sensing
3) Additional material given by professor

The course is aimed at developing the student capability to develop preliminary design.

Aerospace systems

Theoretical lessons and practical exercises during the course.
Depending on availability, seminar of an expert from industry or space agencies.

Oral exam with practical exercises at the end of the course. No intermediate examinations are foreseen.
The student is free to refer to lesson notes, but it is required that he/she is able to utilize mathematical models to derive quantitative figures.
Exam consists in three questions, with clarification requests if needed.

Review of rotational dynamics. Free motion of a rigid body with axial symmetry and a rigid body with different moments of inertia; stability/instability of pure rotations around the principal axes of inertia with and without internal mechanical energy dissipations. Motion of a symmetrical gyroscope subject to the force of gravity; stationary precession and its stability; gyroscopic instrumentation for attitude determination.
Attitude dynamics of a spin stabilized satellite. Moment of gravity gradient and stability analysis. Passive gravity gradient stabilization in circular or elliptical orbit. Attitude control of a 3axies stabilized satellite by means of three reaction wheels. Analysis of the pitch motion and of the coupled roll-yaw motion.
Orbits for remote sensing: sun-synchronous orbits, frozen orbits in eccentricity. Repetitive orbits. Ground track pattern on ground. Sensor swath and concepts of global coverage and global access. Remote sensing constellations: example of the Italian COSMO/SkyMed mission. Attitude maneuvers of satellites for Earth observation: yaw steering and nadir pointing.
Earth observation radar systems: real-aperture radar and synthetic aperture radar (SAR). Parameter definition of a spaceborne SAR: antenna size, transmitted power, modulation of the transmitted signal and high resolution in range. Along track high resolution through the concept of synthetic aperture antenna: geometric approach and frequency approach. Properties: Doppler frequency and Doppler band, integration time, SNR, ambiguity in range and azimuth, resolutions. Analytical modeling for SAR in circular orbit.