L’ASI e la China National Space Administration (CNSA) hanno concordato la partecipazione italiana alla missione cinese CSES (Chinese Seismo-Electromagnetic Satellite), una missione scientifica volta ad analizzare e studiare fenomeni elettromagnetici collegati allo Space Weather, alla Fisica della ionosfera Terrestre, nonché ai meccanismi di accoppiamento tra magnetosfera-ionosfera-litosfera.

Il satellite CSES-01 è stato lanciato con successo il 2 febbraio 2018 dal Jiuquan Satellite Launch, utilizzando il vettore Lunga Marcia 2D ed è stato inserito in orbita circolare “Sun-synchronous”, a un’altezza di circa 500 km e inclinazione 98°, con una vita prevista di 5 anni

Il programma CSES prevede la realizzazione di un secondo satellite, denominato CSES-02, il cui lancio è previsto nel 2023, con una vita prevista di 6 anni, per garantire la continuità temporale con il primo satellite.

Le attività Italiane nel programma CSES-02 prevedono:

la realizzazione, il test e la calibrazione di un rivelatore di campo elettrico denominato Electric Field Detector (EFD2) – in quota INAF-IAPS;
la realizzazione, il test e la calibrazione di un rivelatore di particelle denominato High Energy Particle Detector (HEPD2) – in quota INFN;
di consentire a personale cinese (scienziati ed ingegneri) di seguire lo sviluppo dei vari modelli previsti per il rivelatore EFD, realizzati a guida INAF-IAPS
l’accesso alle infrastrutture di test per la calibrazione dei rivelatori di plasma Langmuir probes e Plasma Analyzer – INAF-IAPS;
La partecipazione italiana ha come capofila l’INFN che coordina le attività attraverso la partecipazione delle sezioni e laboratori di Bologna, dei Laboratori Nazionali di Frascati (LNF), Napoli, Roma Tor Vergata e TIFPA (Trento) in collaborazione con l’INAF-IAPS di Roma, l’Università degli Studi di Roma Tor Vergata, l’Università degli Studi di Trento e l’Università degli Studi di Napoli Federico II. Le attività, naturale prosecuzione del programma Limadou di notevole successo sia operativo che scientifico, prevedono la progettazione, realizzazione, test e consegna del rivelatore di particelle (HEPD-02) e del rivelatore di campo elettrico (EFD-02), nonché del programma di test nella Camera a Plasma presso lo IAPS del modello di volo di EFD-02 e di altri strumenti a bordo del satellite realizzati dalla collaborazione cinese che formano una suite di 9 strumenti che lavorano in completa sinergia, fornendo un sistema integrato di misura analogo a quello realizzato per CSES-01.

I parametri fisici principali oggetto delle misure di CSES sono:

Campi elettromagnetici
Intensità del campo elettrico e del campo magnetico.
Parametri ionosferici e di plasma
Energia, e densità degli ioni;
Densità e temperatura degli elettroni;
Composizione del Plasma;
Total Electron Content;
Velocità di deriva di ioni.
Particelle energetiche
Flusso di elettroni e protoni e determinazione del loro pitch angle.
Il satellite CSES-02 è basato sulla piattaforma CAST2000 (DFH Satellite Co. Ltd China, supportata da numerosi enti cinesi, quali: China National Space Agency (CNSA), China Earthquake Administration (CEA), China Aerospace Science and technology Corporation (CASC), Institute of Crustal Dynamics (ICD), etc.), la stessa di CSES-01. CSES-02 sarà posto sulla stessa orbita di CSES-01 ma con uno sfasamento di 180° rispetto al primo satellite CSES in modo da ottimizzare i tempi di rivisita e ridurre la risoluzione temporale.

Rivelatore Di Campo Elettrico INAF per EFD-02
Durante le fasi di sviluppo dello strumento di campo elettrico (EFD), effettuato dal team del LIP, ha avuto luogo una costante e fruttuosa collaborazione con il team Limadou finalizzata all’eliminazione di varie criticità in larga parte derivate dall’eredità tecnologica di un analogo strumento della missione Demeter. Una intensa collaborazione tra i ricercatori INFN, INAF e LIP, avvenuta anche in occasione di sessioni di test e calibrazione, ha permesso di superare alcune di queste criticità. Purtroppo l’esiguità del tempo a disposizione non ha permesso un completo restyling dello strumento prima del suo lancio. Tuttavia il team italiano Limadou ha continuato lo sviluppo del rivelatore di campo elettrico proponendo ai colleghi cinesi un nuovo progetto completamente rivisitato.

Il rivelatore EFD che viene sviluppato in INAF per essere utilizzato su CSES-02 è costituito da 4 sensori sferici denominati Electric Field Probe (EFP) posizionati all’estremità di boom lunghi 4.15 m, in modo che sia possibile misurare le componenti del campo elettrico a partire dalla differenza di potenziale tra varie coppie di sensori. Lo strumento permetterà di effettuare le misure nei ranges di frequenze DC/ULF, ELF, VLF, HF lungo i tre assi (non simultaneamente in HF).

Le misure effettuate dall’EFD sono considerate fondamentali per l’intera missione in quanto permetteranno, in associazione con i dati di campo magnetico, il monitoraggio di onde e.m. lungo l’orbita. La bassa frequenza permetterà il monitoraggio fine delle strutture di plasma modulate dalle perturbazioni solari in transito nel mezzo interplanetario. Oscillazioni nelle medie frequenze daranno informazioni sulla dinamica della ionosfera anche in associazione alla precipitazione di particelle dalle fasce di radiazione. Le alte frequenze infine, potranno fornire informazioni locali sulla violazione della neutralità di plasma indotta da impulsi dalla litosfera.