ECTS - University of Pisa
Lo studente che completa con successo l’intero percorso di questo corso acquisirà una conoscenza degli elementi fondamentali sul controllo termico dei satelliti, e delle principali strategie di progettazione. Egli avrà una solida conoscenza dei principi fisici di scambio termico in ambiente spaziale (conduzione e irraggiamento) e li saprà applicare per definire la dinamica termica di un satellite. Egli conoscerà inoltre i principali metodi numerici per ottenere la soluzione delle equazioni che caratterizzano la gestione termica del satellite e saprà implementarli tramite lo sviluppo e l’utilizzo di un programma di calcolo. Lo studente conoscerà i principali elementi utilizzati per la gestione termica di un satellite e li saprà selezionare durante il processo di progettazione termica di una missione spaziale.
The student who successfully completes the course will acquire knowledge of the fundamental elements of the satellite thermal control system and its design strategies. He will have a robust understanding of the heat transfer physical principles of the space environment (conduction and radiation) and will know how to apply them to define the thermal dynamic response of a satellite. He will know the main numerical methods to solve the characterizing equations and will learn how to implement them through the development of a computer code. The student will know the main elements used for the thermal management of a satellite and will know how to select them during the thermal design process of a space mission.
Lo studente sarà valutato singolarmente sulla sua capacità di discutere il progetto di fine anno e i maggiori contenuti del corso usando un linguaggio chiaro e una metodologia appropriata. Lo studente dovrà esporre con chiarezza i concetti generali del corso e deve essere abile di collegare differenti argomenti del corso sia da un punto di vista teorico che applicativo.
The student will be individually assessed on his/her ability to discuss the final year project and the main course contents using the appropriate vocabulary (technical jargon). The student must clearly explain the general concepts of this course and must be able to connect theory and applications.
Methods: Final oral exam
Lo studente che completerà il corso con successo acquisirà:
The student who successfully completes the course will acquire
Lo studente sarà valutato sulla sua capacità di progettazione termica preliminare di un satellite di piccole dimensioni nella cornice di una missione spaziale.
The student will be assessed on his/her ability to preliminary thermal design of a small spacecraft in the framework of a realistic space mission.
Lo studente dovrà partecipare attivamente alle lezioni. Lo studente dovrà responsabilmente concludere i compiti assegnati durante il corso. Egli dovrà essere capace di analizzare i problemi in autonomia e di proporre soluzioni che da discutere in gruppi di lavoro. Egli dovrà adattare il proprio comportamento alla risoluzione dei diversi problemi tecnici incontrati durante il corso.
The student should busily attend the lessons. The student should complete the assigned homeworks with responsibility. He should be capable of solving the problems alone and proposing solutions that must be discussed among the working team. He should adapt own behaviour to circumstances in solving problems faced during the course.
Lo studente sarà valutato sulla sua capacità di partecipare attivamente alle lezioni (chiedendo dettagli, individuando eventuali errori nei materiali didattici, commentando le soluzioni proposte dal docente e in ultima istanza, calcolare in autonomia i principali parametri tecnici dell’esercitazioni pratiche). Lo studente sarà valutato sulla sua capacità di lavorare in gruppo durante le esercitazioni e durante lo sviluppo del progetto d’esame.
The student will be assessed on his/her ability to actively collaborate during the lessons (asking details, checking the eventual errors in the teaching materials, commenting the solutions proposed by teacher and lastly, calculating the main technical parameters during the exercise sessions). The student will be assessed on his/her ability to work in team during the exercise sessions and during the development of the final year project.
Sarebbe auspicabile la conoscenza della meccanica del volo spaziale.
Knowledge of Spaceflight Mechanics is strongly advised.
N/A
Lezione frontale (frequenza fortemente consigliata), esercizi al computer con MatlabÒ.
Interactive lessons by means of power point presentations and electronic blackboard alternated by practice lessons where the students develop their own matlab subroutines. (Attendance is strongly recommended).
[1] Gilmore G., Spacecraft Thermal Control Handbook, Vol 1: Fundamental Technologies, The Aerospace Press, El Segundo California, 2002.
[2] Mengali G., Quarta A., Fondamenti di Meccanica del Volo Spaziale, Pisa University Press, 2013.
[3] Incropera F.P., Dewitt D.P., Bergman T.L., Lavine A.S., Fundamental of Heat and Mass Transfer, 6th edition, 2007, Wiley.
[4] Thornton E.A., Thermal Structures for Space Applications, AIAA Education Series, 1996.
[5] VanOutryve, B. C., A Thermal Analysis and Design tool for Small Spacecraft, MSc Thesis in Mechanical and Aerospace Eng., SJSU ScholarWorks, San Jose, CA, 2008.
[6] ECSS-E-HB-31-03A, Space Engineering Thermal Analysis Handbook, ECSS Secretariat, ESA-ESTEC Requirements and Standard Division, Noordwijk, The Netherlands, 15 November 2016.
[7] AFRL-20222564, Small Satellite Thermal Modeling Guide, Air Force Research Laboratory, Space Vehicles Directorate, AFRL/RVSV, 3550 Aberdeen Dr. SE, Kirtland AFB, NM 87117-5776, July 2022.
- Powerpoint Slides and audio/video recordings of the lessons.
[1] Gilmore G., Spacecraft Thermal Control Handbook, Vol 1: Fundamental Technologies, The Aerospace Press, El Segundo California, 2002.
[2] Mengali G., Quarta A., Fondamenti di Meccanica del Volo Spaziale, Pisa University Press, 2013.
[3] Incropera F.P., Dewitt D.P., Bergman T.L., Lavine A.S., Fundamental of Heat and Mass Transfer, 6th edition, 2007, Wiley.
[4] Thornton E.A., Thermal Structures for Space Applications, AIAA Education Series, 1996.
[5] VanOutryve, B. C., A Thermal Analysis and Design tool for Small Spacecraft, MSc Thesis in Mechanical and Aerospace Eng., SJSU ScholarWorks, San Jose, CA, 2008.
[6] ECSS-E-HB-31-03A, Space Engineering Thermal Analysis Handbook, ECSS Secretariat, ESA-ESTEC Requirements and Standard Division, Noordwijk, The Netherlands, 15 November 2016.
[7] AFRL-20222564, Small Satellite Thermal Modeling Guide, Air Force Research Laboratory, Space Vehicles Directorate, AFRL/RVSV, 3550 Aberdeen Dr. SE, Kirtland AFB, NM 87117-5776, July 2022.
- Powerpoint Slides and audio/video recordings of the lessons.
E’ possibile sostenere l’esame da non frequentante. Il candidato verrà comunque assegnato ad un gruppo di lavoro per lo svolgimento del progetto di fine anno e sarà quindi tenuto ad interfacciarsi autonomamente con i membri del gruppo per stabilire il suo contributo al progetto.
The candidate who is impeded to attend the lessons is allowed to take the exam but he/she will be assigned to a work team in any case. He/she will autonomously keep up to date with his team mates with whom he/she will agree upon his/her contribution for the development of the final year project.
Metodo: Rapporto scritto (progetto di fine anno) ed esame orale.
L* student* dovrà redigere una relazione scritta che descrive il processo di progettazione termica di un piccolo satellite sulla base dei requisiti di missione e i risultati delle simulazioni termiche. I contenuti minimi della relazione dovranno essere: descrizione del contesto e degli obiettivi, della scelta dei parametri di progetto termici e la loro implementazione nel codice di calcolo, la descrizione della procedura e dei parametri di simulazione, i risultati numerici della simulazione corredati da grafici, l’interpretazione di tali risultati alla luce degli obiettivi di missione e le conclusioni contenenti eventuali proposte per miglioramento o sviluppi futuri. Gli studenti potranno poi decidere opzionalmente di presentare i risultati in sede di esame con una presentazione di massimo 20 diapositive.
L* student* sarà valutato singolarmente sulla sua capacità di discutere il progetto di fine anno e i maggiori contenuti del corso usando un linguaggio chiaro e una metodologia appropriata. Lo studente dovrà esporre con chiarezza i concetti generali del corso e deve essere abile di collegare differenti argomenti del corso sia da un punto di vista teorico che applicativo.
Methods: Written report (final year project) and oral exam.
The student must prepare a document (final year report) describing the thermal design process of a small spacecraft based on the requirements of a realistic mission and the results of the thermal simulations. The minimal contents of the final year project documentation shall be: description of the context and objectives, choice of the thermal design relevant parameters and their implementation in the simulation software, description of the simulation parameters and procedure, the numerical results and related plots, the results analysis and discussion in the light of the mission objectives/requirements and the conclusions with eventual future development proposals. Students are encouraged (optional) to relate their final year project during the oral exam by means of a presentation (max 20 slides).
The student will be individually assessed on his/her ability to discuss the final year project and the main course contents using the appropriate vocabulary (technical jargon). The student must clearly explain the general concepts of this course and must be able to connect theory and applications.
N/A
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