Didattica - Università degli Studi di Padova

Syllabus

Prerequisiti:	Conoscenza di base delle equazioni differenziali e della dinamica del punto materiale, nonché conoscenza di base delle equazioni della dinamica d'assetto. Abilita' di risolvere problemi numerici anche attraverso metodi iterativi o solutori numerici. Capacita' di utilizzo di PC e linguaggi di programmazione o applicativi (ad esempio Matlab e GMAT) e di calcolatrici scientifiche.
Conoscenze e abilita' da acquisire:	Conoscenze Conoscenza della dinamica orbitale e degli strumenti analitici e numerici per la sua modellazione, sia in riferimento alle orbite terrestri, al volo interplanetario e alla dinamica in atmosfera. Conoscenze di base della cinematica e dinamica del corpo rigido applicate a satelliti e sistemi di volo. Le nozioni teoriche vengono applicate a esempi numerici significativi legati ad applicazioni reali. La tesina d'esame permette allo studente di acquisire una conoscenza piu' approfondita su un argomento a sua scelta legata la programma svolto. Alcune tesine sono applicate alla collaborazione in progetti studenteschi o di dipartimento legati a sistemi di volo ( droni, cubesat, sistemi e sottosistemi di volo) Abilita' Le abilita' che il corso vuole fornire sono: capacita di risolvere problemi attraverso un approccio sequenziale partendo da modelli semplificati rappresentativi e di seguito inserendo elementi di ulteriore dettaglio. ( la dinamica del volo e' di per se un problema complesso che deve essere semplificato con conoscenza critica delle limitazioni inserite), abilita' di completare uno studio di missione per quel che riguarda requisisti di traiettoria e assetto, abilità di condurre confronti di configurazioni di volo, traiettorie e manovre per studi di fattibilita' e ottimizzazione.
Modalita' di esame:	Il corso prevede prova scritta e prova orale. Tesina in corso d’anno consente di ottenere un ulteriore incremento di max +3/30 sul voto della prova scritta. L’esito della prova orale contribuisce insieme all’esito della prova scritta alla determinazione del voto finale. La prova scritta consente di verificare l'apprendimento delle leggi che legano la dinamica del moto e della loro applicazione a esempi numerici, nonche'la capacita' di soluzione di problemi applicativi. La prova orale consente di verificare l'apprendimento della teoria e la conoscenza delle sue implicazioni di diversi aspetti di applicazioni spaziali e per il volo atmosferico. La prova orale consente inoltre la verifica della capacita' di discussione in caso di contraddittorio e la abilita' espositiva dello studente.
Criteri di valutazione:	La valutazione si basa su prova scritta e prova orale. La tesina in corso d’anno max +3/30 sul voto della prova scritta. La prova scritta viene valutata non solo considerando la correttezza dei risultati numerici ma valutando l'approccio al problema e la sinteticità e coerenza dell'elaborato presentato. La prova orale valuta la conoscenza teorica della materia e la capacita' di affrontare discussioni su casi applicativi.
Contenuti:	Dinamica orbitale: leggi di Keplero e di Newton. L’equazione dell’orbita. Il moto dei 2 corpi. Geometria delle sezioni coniche. Momento angolare ed energia Orbite ellittiche paraboliche, iperboliche. Posizione e velocità.Posizione nell’orbita in funzione del tempo, passaggio anomalia vera <-> tempo. I sistemi di coordinate temporali e spaziali, elementi orbitali in 3d, tracce a terra nei sistemi ECI e ECEF.Cenni sulla propulsione: equazione del razzo, calcolo della massa di lancio. Perturbazioni orbitali sul moto dei due corpri dovute al geoide e applicazione alle orbite analizzate: geostazionarie, sun sincrone, Molnja. Manovre orbitali: Nel piano: trasferimento di Hohmann, manovre di phasing, rotazione della linea degli apsidi, Fuori dal piano: cambio di piano puro, manovre combinate, manovre a tre impulsi. Manovre di intercettazine: Hohmann con wait time, phasing e problema di Lambert. Elementi di cinematica, Dinamica e controllo d’assetto: richiami di cinematica e dinamica del corpo rigido. Momenti d’inerzia , tensore d’inerzia Autovalori e autovettori. Terne di riferimento inerziali e locali. Equazioni di Eulero. Moto libero di un satellite rigido e sua stabilità. Satelliti stabilizzati a spin, a doppio spin, a 3 assi. Cenni ai sistemi di controllo e manovra di assetto: dispositivo yo-yo, ruote d'inerzia e giroscopi.
Attivita' di apprendimento previste e metodologie di insegnamento:	72 ore di didattica frontale con esercizi in classe. Esercitazioni facoltative sono tenute in aula di calcolo per descrivere le potenzialità di applicativi numerici come Matlab e GMAT. La tesina facoltativa in corso d’anno consente di approfondire un argomento a a scelta dello studente e che puo' essere anche legato alla partecipazione a progetti studenteschi o a progetti di sviluppo di sistemi di volo spaziali o atmosferici Attivita' di apprendimento previste sono l'abilita' di identificare, approcciare e risolvere problemi numerici anche complessi mediane attraverso metodi analitici semplificativi o solutori numerici. Viene inoltre appreso l' utilizzo di linguaggi di programmazione o applicativi dedicati (ad esempio Matlab e GMAT)
Eventuali indicazioni sui materiali di studio:	dispense delle lezioni e file applicativi in linguaggio matlab vengono messi a disposizione su moodle; sulla stessa piattaforma sono presenti esercizi risolti dei temi d'esame
Testi di riferimento:	Curtis, Howard D., Orbital mechanics for engineering studentsHoward D. Curtis. Amsterdam [etc.]: Elsevier Butterworth Heinemann, 2013.