Tecnologie e innovazione

La ricerca scientifica, ed in particolare quella svolta in ambito spaziale, è spesso caratterizzata da difficoltà tecnologiche che ne determinano un continuo movimento lungo la sottile linea che divide il possibile dall'impossibile. Non sorprende quindi che in un ambito così complesso gli sviluppi tecnologici e le innovazioni ricoprano un ruolo di assoluto primo piano.
Gli strumenti a bordo di satelliti e sonde devono essere in grado di funzionare in autonomia per anni, poiché riparazioni o rifornimenti in orbita avrebbero costi esorbitanti e proibitive difficoltà tecniche. Per questo motivo la resistenza delle apparecchiature scientifiche alle forti vibrazioni sostenute durante la fase di lancio, alle radiazioni cosmiche e ai grandi sbalzi di temperatura presenti in ambiente spaziale ricopre un ruolo di fondamentale importanza in tutte le attività di progettazione, sviluppo e test.  Inoltre, gli strumenti devono essere al contempo più leggeri e compatti possibile, per ridurre al massimo il volume e il peso da lanciare nello spazio e di conseguenza i costi di lancio.
Molto spesso gli strumenti finalizzati all'osservazione astrofisica e planetologia si avvalgono di tecniche di misurazione innovative e ad altissima sensibilità, che a loro volta necessitano di tecnologie di punta e quindi di un'accurata e complessa attività di sviluppo e di verifica sperimentale. 

Le attività di progettazione e attuazione di missioni spaziali nel campo dell’astrofisica relativistica e dell’esplorazione del sistema solare svolte dallo IAPS vanno di pari passo con le ricerche sperimentali e lo sviluppo di strumentazione e tecnologie avanzate per osservazioni dalla Terra e dallo Spazio. Tali attività si avvalgono di un esteso sistema di laboratori finalizzati a:

• Scienze Planetarie

  • simulazione di atmosfere planetarie

  • realizzazione di mixing di gas tipici delle atmosfere planetarie 

  • analisi di polveri e campioni extraterrestri

  • spettroscopia per la caratterizzazione ottica ad alta risoluzione di analoghi planetari, quali solidi, gas, polveri, slab e micro-meteoriti

  • realizzazione di ottiche per telescopi in banda infrarossa e visibile

  • realizzazione di microbilance per lo studio di polveri, volatili e contaminanti nello spazio

• Astrofisica delle Alte Energie

  • realizzazione di rivelatori in banda X e Gamma per spettroscopia, timing ed imaging

  • design e sviluppo di rivelatori a gas e a scintillazione per polarimetria in banda X

  • realizzazione di rivelatori criogenici per raggi X e particelle

• Fisica dei Plasmi e Space Weather

  • sviluppo di strumentazione per diagnostica del plasma con large-camera a plasma per test  in ambiente ionosferico e interplanetario 

  • gestione stazione di monitoraggio raggi cosmici

  • realizzazione e calibrazione di sistemi di ricezione e trasmissione radar per esperimenti in Antartide

  • sviluppo di strumentazione per particelle cariche e neutre per lo studio dello Space Weather Planetario con fascio di particelle accelerate per la simulazione del vento solare 

• Gravitazione e Relatività

  • design, sviluppo e test  di accelerometri ad alta sensibilità per misura di perturbazioni non gravitazionali, esperimenti di verifica della Relatività Generale e misure di campo gravitazionale 

  • realizzazione di sismometri terrestri e lunari per lo studio di onde sismiche 

• Gestione e sfruttamento delle missioni spaziali

  • implementazione di sistemi di controllo missione e di downlink/uplink dei dati

  • implementazione di pipeline per la riduzione e l’analisi dei dati scientifici e ingegneristici

  • sviluppo ed implementazione di software di controllo per strumentazione scientifica e missioni spaziali

A questi laboratori e attività di sviluppo e progettazione l’IAPS affianca un sistema di facilities finalizzate alla prototipazione, realizzazione, test e qualifica spaziale degli strumenti scientifici e dei sistemi tecnologici. 

In particolare, le facilities IAPS comprendono:

• Camere pulite (clean rooms) in classe ISO-8, ISO-7 e ISO-6

• Camere a termo-vuoto per test su sottosistemi ottici, meccanici ed elettronici di strumentazione spaziale

• Camera a plasma

• Camera con beam accelerati (fino a 5 keV)

• Camere climatiche

• Officina meccanica

• Postazioni per la calibrazione di rivelatori a raggi X

• Sistemi di misura metrologica

• Sistemi di prototipazione rapida: stampanti 3D (FDM, SLA) e plotter CNC per circuiti elettronici