Analisi degli errori d'assetto del satellite Herschel

La tesi è il frutto di una collaborazione tra l'Università di Torino e la Thales Alenia Spazio di Torino, riguardante la missione scientifica Herschel. Il telescopio infrarosso Herschel è una missione di fondamentale importanza per quanto riguarda il programma spaziale dell'Ente Spaziale Europea. Il lancio del satellite è avvenuto il 14 Maggio del 2009 e gia dai primi dati si è dimostrata essere una missione senza precedenti per la conoscenza dell'universo nella banda infrarossa e submillimetrica. Dopo pochi mesi di attività si sono osservati dei problemi in manovre di scansione del cielo da parte del satellite. Le manovre in questione mostravano un salto non atteso nella scansione lineare di una porzione di cielo. Attraverso una serie di controlli incrociati tra gli strumenti che determinano l'assetto del satellite, si è capito che l'errore nella determinazione d'assetto proveniva da un segnale spurio introdotto nel CCD dello Star Tracker. Infatti alcune stelle che servono per la determinazione d'assetto sono risultate corrotte dalla presenza di pixel difettosi. Si sono costruiti strumenti software in linguaggio C e C# per l'analisi di tali pixel, e si è osservato un evento mai registrato prima d'ora. Questi pixel sono stati chiamati warm perché non sono pixel che saturano (hot pixel), ne pixel che non danno segnale (cold pixel) ma hanno un valore energetico molto superiore al fondo dell'immagine. Il numero di pixel che presentano questo comportamento sono in continuo aumento e possono inficiare la misura dell'assetto del satellite, quindi anche la precisione del puntamento e la raccolta dei dati scientifici. La particolarità osservata è che tale danno si è visto non essere permanente: in molti casi, dopo un periodo di tempo di alcuni mesi, si è osservato il ritorno del pixel valori energetici nominali. Si può escludere che l'effetto della creazione dei warm pixel sia dovuto a imperfezioni di costruzione del CCD che è stato testato a Terra ed ha risposto positivamente a tutti i test di affidabilità. L'ambiente non perfettamente conosciuto di L2 lascia aperta la porta a possibili spiegazioni esterne al CCD: ad esempio che l'effetto possa essere originato dall'interazione di particelle o fotoni di alta energia con il sensore in grado di danneggiare la struttura del silicio in modo non permanente. Infatti è stato osservato lo stesso effetto sul sensore ridondante del satellite e anche sullo stesso sensore del satellite gemello Planck. Nella tesi si sono cercate correlazioni con le principali variabili fisiche che descrivono l'ambiente di L2 ma non si sono osservati particolari legami con l'effetto di generazione dei warm pixel. L'andamento dei warm pixel si è dimostrato essere linearmente crescente con il tempo, con un rate di nascita di un pixel difettoso ogni 5 giorni circa. Il problema è tuttora aperto ed è di grande interesse per le future missioni scientifiche che orbiteranno in L2. Esse infatti avranno requisiti di puntamento sempre più stringenti e questo fenomeno può diventare un ostacolo per il raggiungimento di tali requisiti.