Il Lunar Electromagnetic Monitor in X-rays (LEM-X) è un All Sky Monitor per la banda dei raggi X (2-50 keV) composto da coppie di camere a maschera codificata compatte e leggere. Ogni camera è composta da: 

• una maschera codificata in Tungsteno

• 4 rivelatori Silicon Drift Detectors (SDDs) lineari di grande area

• 96 ASIC di front-end a bassissimo rumore

• 8 ASIC ADC

• elettronica di back-end (BEE) e power-supply (PSU)

Design della camera di LEM-X (sinistra) e implementazione complessiva dell'osservatorio (destra) 

Gli SDD sono sviluppati in Italia da una collaborazione tra INFN, INAF, ASI e FBK e prodotti dalla Fondazione Bruno Kessler di Trento. La lettura e il condizionamento dei segnali sono effettuati da ASIC di front-end e back-end custom, sviluppati dal Politecnico di Milano e dall'Università degli Studi di Pavia. Ogni coppia di camere ha un campo di vista di 1 steradiante al 25% dell'area efficace, e raggiunge una precisione di localizzazione delle sorgenti puntiformi (PSLA - Point-Source Location Accuracy) di 1 arcominuto, con una sensibilità in asse migliore di 5 mCrab in 50 ks e 700 mCrab in 1 s. 

Detector Assembly di LEM-X

I vantaggi del design di LEM-X sono: alta sensibilità, alto livello di maturità tecnologica, design compatto e modulare, alto livello di ridondanza. Il concetto è quello di realizzare una "cupola" composta da moduli identici che osservano diverse direzioni, coprendo così un campo visivo simultaneo complessivo di 2π. Ogni modulo è autonomo, compatto (circa 35 × 35 × 35 cm3), leggero (~10 kg), e a basso consumo di potenza (13 W). Mnoltre, grazie alla sua natura modulare, LEM-X può essere costruito gradualmente —anche su un lungo periodo di tempo— e può eventualmente raggiungere dimensioni, peso e complessità impossibili da ottenere con una missione satellitare. 

Il grande punto di forza di LEM-X è la copertura simultanea di metà del cielo in una banda energetica, quella dei raggi X "molli" (soft), non ancora coperta da esperimenti a largo campo in orbita, con capacità di imaging e spettroscopia. Il sito lunare, come parte di un'infrastruttura più ampia, pè ideale per un esperimento di monitoraggio dell'intero cielo. La stabilità del sito consente infatti di sfruttare appieno le capacità dello strumento, ottenendo immagini ad alta risoluzione di eventi transienti e sorgenti variabili. Opportunamente posizionato (ad esempio, lungo l'equatore lunare), LEM-X avrà accesso simultaneo a metà della sfera celeste e, periodicamente, all'intero cielo. L'accessibilità del sito consentirà interventi di manutenzione e aggiornamenti nel tempo, rendendo LEM-X un'infrastruttura osservativa a lungo termine, simile a un telescopio a terra. 

Simulazione di un'esposizione di 1 ks sul centro galattico (una coppia di camere) ricostruita con i pacchetti Bloodmoon e Darksun. Immagine SNR ricostruita su tutto il campo di vista (sinistra) e zoom della regione centrale di ~45° × 45° con riportati i nomi delle sorgenti rilevate (destra). 

Il progetto LEM-X è sviluppato in collaborazione con ASI, INFN, Politecnico di Milano, Università degli Studi di Pavia e Fondazione Bruno Kessler nel contesto di: 

• Progetto Earth-Moon-Mars (EMM) (guidato da INAF in partnership con ASI e CNR) del Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza (PNRR), Missione 4, Componente 2, Investimento 3.1: “Fondo per la realizzazione di un sistema integrato di infrastrutture di ricerca e innovazione” - Azione 3.1.1 finanziato dall'Unione Europea - NextGenerationEU.

• Accordo Attuativo ASI-INAF “Supporto scientifico allo sviluppo dello strumento LEM-X in continuità con le attività EMM-PNRR”