Dimostrazioni tecnologiche
LAZIO-SiRad: osservatorio della zona di ionizzazione a bassa quota (Low altitude zone ionization observatory)
L’analisi della radiazione di alta energia presente nello spazio è uno dei temi privilegiati nella ricerca spaziale, sia in previsione di una futura missione umana su Marte, sia per il funzionamento della strumentazione dei satelliti.
La principale sorgente della radiazione di alta energia sono i raggi cosmici galattici, ma importanti contributi provengono sia dal vento solare che dalle particelle cariche che circondano la Terra (elettroni, protoni) e che sono intrappolate dal campo magnetico terrestre a quote che variano tra decine e migliaia di km di quota.
L’esperimento Lazio si articola in una serie di esperimenti legati ai raggi cosmici e alle particelle cariche all’interno della Stazione Spaziale Internazionale.
L’obiettivo più interessante, ma anche quello più ambizioso e dai risultati meno certi, riguarda un’ipotesi avanzata circa venti anni fa da scienziati sovietici, secondo cui, tra gli eventi che precedono un terremoto, si potrebbe verificare anche un’intensa emissione di onde elettromagnetiche. Se così fosse, tenendo sotto controllo la struttura del “mare di particelle cariche” e rivelandone le improvvise modifiche, si potrebbe rivelare un terremoto con un anticipo di qualche ora, localizzando anche la zona in cui avverrà l’evento tellurico.
Particolare attenzione sarà dedicata anche al fenomeno dei Lampi di Luce (Light Flashes) che gli astronauti sperimentano in microgravità, probabilmente causati dall’interazione di particelle cariche con la retina.
L’esperimento servirà, infine, anche a valutare l’efficienza di diversi materiali per schermare le radiazioni di alta energia, grazie a un rivelatore (Alteino) già volato a bordo della missione Marco Polo, nel 2002.
Il Responsabile Scientifico dell’esperimento è Roberto Battiston (Istituto di Fisica Nucleare di Perugia).
ASIA: Analisi Sperimentazione Implementazione Algoritmi
Le radiazioni di alta energia presenti nello spazio, oltre a essere dannose per l’organismo degli astronauti, possono danneggiare i componenti elettronici dei microprocessori (vedi anche l’esperimento EST).
Per risolvere questo problema oggi si utilizzano speciali componenti elettronici resistenti alle radiazioni, che tuttavia sono molto costosi e hanno prestazioni inferiori. In Europa, inoltre, non esiste la tecnologia per la fabbricazione di componenti simili.
L’esperimento ASIA cerca di investigare una soluzione alternativa: un computer ad alte prestazioni viene mantenuto spento ed esposto per 10 giorni all’ambiente della Stazione Spaziale Internazionale. L’idea di base è che parte delle capacità di calcolo dei computer ad alta performance, in futuro possano essere utilizzate dal computer per diagnosticare in tempo reale i propri componenti danneggiati, escludendoli dal processo di calcolo (architettura autoconfigurante).
Il confronto tra le prestazioni precedenti al lancio e quelle successive permetterà di valutare il possibile utilizzo di tali computer a bordo dei satelliti della prossima generazione. Responsabili Scientifici dell’esperimento sono Armando Orlandi (ITS Roma) e Luca Palta (Alta SpA).
SPQR: riferimento puntiforme rapido in riflessione (Specular Point-like Quick Reference)
Nell’ambito della missione ENEIDE, le quattro lettere SPQR, che per 2000 anni sono state il celebre acronimo dell’espressione latina Senatus Populusque Romanus (Senato e Popolo Romano), si trasformano in quello di Specular Point-like Quick Reference (riferimento puntiforme rapido in riflessione).
Con SPQR si intende indagare la possibilità di rivelare un danno esterno di una navicella in orbita attraverso apposite osservazioni telescopiche da terra: un controllo che, dopo il disastro dello Shuttle Columbia viene considerato sempre più necessario.
Questo risultato viene ottenuto con un piccolo retroriflettore fissato in prossimità di una delle finestre della Stazione Spaziale. Quando la stazione passa sopra una stazione di terra attrezzata, la Stazione Spaziale viene fotografata.
Contemporaneamente un fascio laser viene indirizzato verso la Stazione e riflesso: la sua analisi ci indica quali correzioni si devono fare sull’immagine della Stazione Spaziale per tenere conto del disturbo atmosferico. In questo modo, si potranno ottenere immagini della “casa orbitante” con una risoluzione di circa 20 cm.
Responsabili Scientifici dell’esperimento sono Filippo Graziani e Antonio Paolozzi, dell’Università La Sapienza di Roma.
EST: test di elettronica nello spazio (Electronics Space Test)
Una delle sfide principali che l’uomo è costretto a risolvere per utilizzare al meglio lo spazio è la miniaturizzazione dei componenti elettronici, che permette la creazione di satelliti sempre più leggeri e lanci sempre meno costosi. D’altra parte, l’ambiente spaziale ha reso fin qui impossibile l’utilizzo di dispositivi elettronici non protetti contro le radiazioni (vedi anche l’esperimento ASIA).
EST metterà alla prova una serie di dispositivi elettronici industriali di dimensioni ridotte (batterie di nuova generazione, schede di calcolo, sensori tipici usati nello spazio), protetti da uno speciale involucro anti-radiazione appositamente sviluppato.
Il successo dell’esperimento porterebbe alla realizzazione futura di micro e pico satelliti di basso costo da rendere disponibili nell’immediato futuro.
Responsabile Scientifico dell’esperimento è Giorgia Pontetti (G & A Engineering S.r.l.).
ENM: controllo tecnologico per lo sviluppo di un naso elettronico (Electronic Nose Technology Monitoring)
Un “naso elettronico” non è altro che un dispositivo munito di sensori che sono in grado di identificare in atmosfera alcuni composti chimici selezionati.
L’esperimento ENM, condotto dall’Università di Tor Vergata, Roma, si propone di verificare il funzionamento in orbita di un nuovo naso elettronico che è stato dotato di una nuova classe di sensori sensibili a un numero elevato di composti chimici.
Nel futuro, dispositivi simili al naso elettronico potranno essere impiegati, oltre che per il controllo della qualità dell’aria a bordo di una navicella spaziale con equipaggio, anche per tenere sotto osservazione l’atmosfera nelle vicinanze di industrie a rischio di inquinamento.
L’estensione delle capacità dei sensori rende il naso elettronico utilizzabile anche per il controllo della qualità nei processi di produzione di cibi e bevande e, in biomedicina, per la classificazione di alcune patologie, come il tumore ai polmoni, il melanoma della pelle, il tumore alla prostata.
Responsabili Scientifici dell’esperimento sono Arnaldo D’Amico e Eugenio Martinelli (Università di Tor Vergata, Roma).
HBM: controllo del battito cardiaco (Heart Beat Monitoring)
Il funzionamento dei processi vitali degli astronauti è uno degli ambiti più battuti dalla ricerca spaziale. Oggi lo sforzo va in direzione di controlli sempre meno invasivi, che possano essere applicati anche a situazioni non spaziali.
È il caso dell’esperimento HBM, che nasce con lo scopo di mettere alla prova un nuovo sistema per il controllo del battito cardiaco: una giacca attrezzata con adeguati sensori viene semplicemente indossata dall’astronauta, senza la necessità di intervenire in nessun altro modo. I dati sono automaticamente registrati da un computer collegato alla giacca attraverso dei cavi oppure attraverso una connessione senza fili.
Oltre che su una base orbitante, un esperimento come HBM può avere ricadute non trascurabili per mettere a punto nuove apparecchiature mediche per la misura del battito cardiaco.
Responsabili Scientifici dell’esperimento sono Arnaldo D’Amico, Fabio Lo Castro e Eugenio Martinelli (Università di Tor Vergata, Roma).
FTS: vassoi alimentari nello spazio (Food Tray in Space)
È possibile portare in orbita cibo gustoso, che aiuti gli astronauti ad affrontare la vita spaziale di tutti i giorni diversificando il menù?
L’esperimento FTS cerca di dare una risposta positiva a questa cruciale domanda: un vassoio di circa 33x32 x 8 cm contiene 8 prodotti tipici della regione Lazio, impacchettati sotto vuoto in modo da preservare al meglio le loro proprietà organolettiche.
L’astronauta dovrà compilare una scheda, valutando lo stato di conservazione del cibo e la propria soddisfazione nel consumarlo.
Responsabile Scientifico dell’esperimento è Olindo Temperini (ARSIAL, Roma).
GOAL, Garments for Obital Activities in weightLessness
Mantenere un certo stile ed essere comodi: il benessere degli astronauti passa anche attraverso l’abbigliamento indossato in orbita.
La T-shirt usata per questo esperimento è stata disegnata tenendo conto che la posizione di riposo degli astronauti in orbita è diversa da quella della vita quotidiana sulla Terra. Inoltre è costruita con un materiale che mantiene la temperatura corporea e garantisce l’igiene del corpo.
L’astronauta sarà fotografato e videoregistrato durante le attività ordinarie per analizzare le pieghe del tessuto, il comportamento delle cuciture e delle aperture.
Responsabile Scientifico dell’esperimento è Annalisa Dominoni (SPIN_DESIGN, Politecnico di Milano)
ENEIDE: Esperimento di Navigazione per Evento Italiano Dimostrativo di Egnos
In attesa della rete europea Galileo, dedicata alla navigazione satellitare, che sarà indipendente dall’analoga rete statunitense GPS, l’Europa ha realizzato il sistema EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Service). EGNOS utilizza i dati ottenuti dal GPS e, attraverso un algoritmo, ne migliora la risoluzione spaziale, ponendo le basi per un servizio utilizzabile anche per applicazioni critiche, come il volo aereo.
L’esperimento ENEIDE intende verificare, per la prima volta, l’affidabilità del segnale fornito da EGNOS e ricevuto da un veicolo spaziale abitato.
Un sistema di ricezione dati a bordo della Soyuz permetterà all’astronauta italiano Roberto Vittori, di controllare l’integrità dei dati e di calcolare la posizione e la velocità della navicella spaziale nella fase di avvicinamento alla Stazione Spaziale.
Dopo che la capsula russa sarà attraccata alla stazione, l’esperimento proseguirà in orbita.
L’analisi dei vantaggi e dei problemi riscontrati dall’esperimento Eneide possono rappresentare un significativo passo in avanti nella definizione del sistema di navigazione Galileo.
Responsabile Scientifico dell’esperimento è Giovanni Fuggetta (Alenia Spazio – LABEN, Milano).