Detumbling

Il detumbling è il processo di riduzione o eliminazione della velocità angolare indesiderata (tumbling) di un satellite a seguito della separazione dal lanciatore o di una perturbazione esterna. Il detumbling è il primo compito eseguito dal sistema di controllo d'assetto ed è quindi fondamentale per garantire operazioni sicure del satellite, permettendo comunicazioni affidabili, generazione di energia solare, navigazione e il corretto svolgimento della missione nominale^[1]^[2]

Simulazione di tumbling per Tiangong 1 nelle fasi precedenti il rientro atmosferico

Per minimizzare i rischi durante questo processo, requisiti stringenti sull’affidabilità degli attuatori e dei sensori coinvolti e sulla semplicità dell’algoritmo di controllo adottato guidano solitamente la progettazione della strategia di detumbling^[2]^[3].

Le tecniche di detumbling possono essere applicate anche alla gestione e rimozione dei detriti spaziali^[4].

B-dot

Attualmente, la strategia più diffusa per il detumbling usa un algoritmo di controllo chiamato B-dot^[2]. L’architettura di controllo risultante, composta da magnetometri e bobine, si è dimostrata affidabile, semplice e facile da implementare, diventando il punto di riferimento principale per valutare nuove strategie di detumbling^[5].

La legge di controllo B-dot si basa sulla variazione temporale delle misure del campo geomagnetico^[5]:

${\boldsymbol {m}}={\boldsymbol {-k}}{\dot {\boldsymbol {B}}}$

dove $m$ è il momento magnetico comandato, $k$ è il guadagno del controllore e ${\dot {B}}$ è la derivata temporale del campo magnetico misurato.

La derivata del campo magnetico è usata come stima approssimativa della velocità angolare del satellite. Per questo motivo, il controllore B-dot soffre di degradazione delle prestazioni quando la velocità angolare è bassa, situazione tipica quando il satellite è quasi completamente stabilizzato o se la velocità angolare iniziale è piccola^[5].

Note

^ (EN) Farhad Aghili, Time-Optimal Detumbling Control of Spacecraft, in Journal of Guidance, Control, and Dynamics, vol. 32, n. 5, 2009-09, pp. 1671–1675, DOI:10.2514/1.43189. URL consultato l'11 luglio 2025.
^ ^a ^b ^c (EN) Davide Invernizzi e Marco Lovera, A projection-based controller for fast spacecraft detumbling using magnetic actuation, in Automatica, vol. 113, 2020-03, pp. 108779, DOI:10.1016/j.automatica.2019.108779. URL consultato l'11 luglio 2025.
^ Marco Lovera, Magnetic satellite detumbling: The b-dot algorithm revisited, IEEE, 2015-07, pp. 1867–1872, DOI:10.1109/ACC.2015.7171005. URL consultato l'11 luglio 2025.
^ Albert Caubet e James D. Biggs, Design of an Attitude Stabilization Electromagnetic module for detumbling uncooperative targets, IEEE, 2014-03, pp. 1–13, DOI:10.1109/AERO.2014.6836325. URL consultato l'11 luglio 2025.
^ ^a ^b ^c (EN) Mohammed A.A. Desouky e Ossama Abdelkhalik, A new variant of the B-dot control for spacecraft magnetic detumbling, in Acta Astronautica, vol. 171, 2020-06, pp. 14–22, DOI:10.1016/j.actaastro.2020.02.030. URL consultato l'11 luglio 2025.

Voci correlate

Collegamenti esterni

(EN) Practical implementation of B-dot control, su eoPortal. URL consultato l'11 luglio 2025.
(EN) ESA Space Environment Report 2025, su ESA. URL consultato l'11 luglio 2025.
(EN) Journal of Guidance, Control, and Dynamics, su arc.aiaa.org. URL consultato l'11 luglio 2025.

Portale Astronautica

Portale Ingegneria

[1] (EN) Farhad Aghili, Time-Optimal Detumbling Control of Spacecraft, in Journal of Guidance, Control, and Dynamics, vol. 32, n. 5, 2009-09, pp. 1671–1675, DOI:10.2514/1.43189. URL consultato l'11 luglio 2025.

[:0-2] (EN) Davide Invernizzi e Marco Lovera, A projection-based controller for fast spacecraft detumbling using magnetic actuation, in Automatica, vol. 113, 2020-03, pp. 108779, DOI:10.1016/j.automatica.2019.108779. URL consultato l'11 luglio 2025.

[3] Marco Lovera, Magnetic satellite detumbling: The b-dot algorithm revisited, IEEE, 2015-07, pp. 1867–1872, DOI:10.1109/ACC.2015.7171005. URL consultato l'11 luglio 2025.

[4] Albert Caubet e James D. Biggs, Design of an Attitude Stabilization Electromagnetic module for detumbling uncooperative targets, IEEE, 2014-03, pp. 1–13, DOI:10.1109/AERO.2014.6836325. URL consultato l'11 luglio 2025.

[:1-5] (EN) Mohammed A.A. Desouky e Ossama Abdelkhalik, A new variant of the B-dot control for spacecraft magnetic detumbling, in Acta Astronautica, vol. 171, 2020-06, pp. 14–22, DOI:10.1016/j.actaastro.2020.02.030. URL consultato l'11 luglio 2025.

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