L’esplorazione robotica e la vita umana nello spazio in orbita bassa sono possibili grazie all’energia che il Sole fornisce a pannelli fotovoltaici e centrali termoelettriche. Poter utilizzare l’energia solare nello spazio sarà fondamentale per realizzare avamposti sulla Luna o su Marte.
Con questa prospettiva l’Agenzia Spaziale Italiana (ASI) ha dato vita a PEROSKY, un progetto tecnologico per lo sviluppo di celle fotovoltaiche e termoelettriche di nuova generazione. Una cella fotovoltaica è un dispositivo elettrico/elettronico che converte l’energia incidente della luce direttamente in elettricità tramite l’effetto fotovoltaico, mentre una cella termoelettrica permette di ricavare energia elettrica grazie ad una differenza di temperatura applicata ai due estremi della cella stessa.
Il progetto frutto della collaborazione tra il CHOSE (Centre for Hybrid and Organic Solar Energy), dell’Università di Roma Tor Vergata ed il Dipartimento di Chimica dell’Università di Torino, è promosso dall’ASI con l’intento di supportare sviluppi tecnologici radicalmente innovativi, presso laboratori, università, centri di ricerca nazionali e operatori industriali, in grado di garantire evoluzioni e applicazioni future nel settore spaziale.

Nei prossimi 18 mesi saranno studiate tecnologie fotovoltaiche e termoelettriche processabili da soluzione liquida su substrati flessibili e la loro integrazione in un unico dispositivo per ottimizzare la gestione dell’energia a bordo di un sistema spaziale. In particolare, per quanto riguarda la parte fotovoltaica, il progetto si propone di dimostrare l’applicabilità delle celle a perovskite o PSCs (Perovskite Solar Cells) fabbricate su supporto flessibile all’ambiente spaziale mentre per l’aspetto termoelettrico verranno studiati una nuova classe di generatori termoelettrici (TEG) realizzati con processi di fabbricazione di stampa a basso costo.
Come ultimo aspetto, ci si propone di valutare l’accoppiamento su un singolo substrato dei generatori fotovoltaici su larga area, realizzabili su supporto flessibile, con i sistemi termoelettrici. Questo approccio, mai testato con i materiali considerati, consentirebbe di compensare, sfruttando il calore disperso dal pannello fotovoltaico, le perdite di efficienza del pannello fotovoltaico dovute alle temperature esterne.

Testo redatto su fonte ASI del 13 giugno 2018
Per approfondimenti: Fully-sprayed flexible polymer solar cells with a cellulose-graphene electrode – Materials Today Energy | 03.2018
Per approfondimenti sul CHOSE: www.chose.uniroma2.it
Image credit: Materials Today Energy (2018)/DOI: 10.1016/j.mtener.2017.12.010

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L’8 aprile è stata lanciata la capsula Dragon, a bordo della quale si trova BEAM (Bigelow Expandable Activity Module), il primo modulo abitativo gonfiabile. Il lancio è avvenuto dalla base di Cape Canaveral (Florida, USA) con il razzo Falcon 9 costruito, come Dragon, dall’azienda privata SpaceX. Realizzato della società statunitense Bigelow Aerospace, BEAM è un dimostratore tecnologico che sarà agganciato al Nodo 3 (Tranquility) della International Space Station (ISS) tramite il braccio robotico Canadarm. Da chiuso è un cilindro di appena 2,16 m di lato pesante poco meno di 1,5 tonnellata. Una volta dispiegato, attraverso una sequenza automatica, offrirà un volume abitabile di 16 m3.
BEAM resterà agganciato alla ISS per 2 anni, durante i quali saranno monitorati pressione, temperatura, radiazioni e l’effetto di eventuali impatti con micrometeoriti o detriti. Gli astronauti sperimenteranno la vita al suo interno, anche se per periodi molto brevi: alcune ore, tre o quattro volte all’anno, per recuperare i dati forniti dai sensori che permetteranno di valutare le condizioni della struttura. Una volta concluso il periodo di testing, BEAM verrà sganciato e fatto disintegrare in atmosfera. Leggeri e compatti al lancio e quindi più economici dei moduli tradizionali, gli ambienti espandibili potrebbero rappresentare il futuro dei sistemi abitativi spaziali lunari o marziani.

L’idea di realizzare dei moduli abitativi gonfiabili non è nuova. Più leggeri e meno ingombranti dei moduli rigidi tradizionali, il loro trasporto in orbita risulterebbe di gran lunga più economico. Il primo progetto per una stazione gonfiabile risale agli Anni ‘60, quando la NASA commissionò alla Goodyear Aerospace il concept di una Stazione Spaziale espandibile. Ne fu prodotto anche un prototipo in dimensioni reali: una struttura toroidale di 7 m pensata per ospitare 2 astronauti e che ricordava un copertone gigante, ma che per ragioni di sicurezza non volò mai: l’ampia superficie gommata risultava infatti vulnerabile all’impatto con micrometeoriti.
Nuovamente negli Anni ‘90 la NASA si dedicò alla realizzazione di un modulo gonfiabile per la stazione spaziale con un volume pari quasi al doppio dei moduli abitativi rigidi tradizionali: il TransHab, una struttura ibrida multivello espandibile fino a 8 m che vedeva coinvolta anche l’Italia tramite Alenia spazio. A causa dei ritardi e dell’aumento dei costi legati alla realizzazione della ISS il progetto non vide la luce: i diritti e i progetti vennero acquistati dalla Bigelow Aerospace che nel 2006 e nel 2007 mandò in orbita i primi veicoli abitativi gonfiabili sperimentali: Genesis I e Genesis II basati sul design del TransHab. Entrambi i moduli sono tutt’ora in orbita con l’obiettivo di testare sul lungo periodo sistemi e materiali e verificare la vita operativa dei veicoli.

Nel luglio scorso la Bigelow Aerospace ha sottoscritto con la NASA un nuovo contratto per lo sviluppo di BA-330, l’unità spaziale che aspira a diventare il primo modulo gonfiabile completamente autosufficiente, una sorta di stazione spaziale compatta. Con un volume utilizzabile di 330 m3, una lunghezza di 17,3 m ed una vita utile di 20 anni, BA-330 sarà in grado di ospitare fino a 6 astronauti per lo svolgimento di attività di ricerca in missioni scientifiche, processi di fabbricazione e anche per fini commerciali nel settore del turismo spaziale.

Testo redatto su fonte ASI dell’1 aprile 2016
Per approfondimenti su BEAM: bigelowaerospace.com/beam
Image credit: Bigelow Aerospace, LLC

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Presso il Centro Italiano Ricerche Aerospaziali (CIRA) di Capua (CE) è stato rimesso in funzione il Plasma Wind Tunnel (PWT). Denominato SCIROCCO, è il più grande e performante impianto al mondo per i test sugli scudi termici delle navicelle spaziali, l’unico che riesce a creare un flusso d’aria intorno allo scudo termico ad una velocità pari a 14 volte quella del suono. Si tratta di una galleria ipersonica in grado di riscaldare l’aria fino a temperature di 10.000 °C per riprodurre le condizioni critiche cui sono sottoposti i materiali di protezione termica dei veicoli spaziali quando entrano in contatto con atmosfera terrestre ad una velocità di 28.000 hm/h.
È stato necessario un lungo periodo di manutenzione straordinaria per l’adeguamento tecnologico di uno dei principali sottosistemi dell’impianto: l’arco elettrico da 70 MW di potenza. La sua accensione ha costituito il primo dei test di accettazione previsto dal programma di aggiornamento del sottosistema, in particolare del suo sistema di controllo, resosi necessario per mantenersi aggiornato con la rapida evoluzione delle tecnologie informatico-elettroniche. La riuscita di questa prima prova ha naturalmente richiesto l’attivazione di tutti i sottosistemi della galleria tra cui il Sistema di Vuoto, quello di Iniezione e Regolazione Gas di Processo, di Circolazione Acque di Raffreddamento, dando così il chiaro segnale che l’intero impianto Scirocco è ora pronto a riprendere le normali attività.

L’intensa attività di refurbishment dell’impianto, avviata nel 2015, e l’individuazione e progettazione di alcuni interventi di adeguamento tecnologico, consentiranno a SCIROCCO di rispondere con la massima efficienza a richieste di simulazione di carichi termici e di pressione del rientro interplanetario. In questo caso i flussi termici che investono i sistemi di protezione dei veicoli superano i 10 MW/m2 e la galleria ipersonica del CIRA è l’unica in grado di riprodurre flussi tanto elevati su campioni di dimensioni sufficientemente grandi dei materiali che consentiranno il rientro da Marte di veicoli spaziali.
L’obiettivo è di avere un impianto sempre moderno ed efficiente, in grado di far fronte alle numerose richieste di utilizzo da parte delle agenzie spaziali di tutto il mondo a supporto di programmi di sviluppo di veicoli spaziali. A partire dai prossimi mesi, il PWT sarà, infatti, impegnato in un intenso programma di lavoro volto, in parte a recuperare alcuni ritardi su impegni già presi, in parte per rispondere attivamente alle nuove richieste che stanno arrivando, come lo svolgimento di test su materiali di protezione termica oggetto dell’accordo con la NASA, per proseguire con le campagne di prova commissionate dalla China National Space Administration (CNSA), dalla University of Queensland (Australia) e dall’European Space Agency (ESA).

Testo redatto su fonte CIRA del 7 marzo 2016
Per approfondimenti: SCIROCCO Plasma Wind Tunnel
Image credit: European Space Agency, 2015

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CaSSIS (Colour and Stereo Surface Imaging System) è una camera ad alta risoluzione specificatamente realizzata per lo studio della superficie del pianeta Marte. Lo strumento sarà integrato nella sonda ExoMars Trace Gas Orbiter (EMTGO) dell’European Space Agency (ESA), il cui lancio è previsto per 12 marzo 2016 dalla base russa di Baikonur (Kazakistan), mentre l’arrivo sul Pianeta Rosso è previsto per ottobre 2016. Una volta in orbita attorno a Marte a 400 km di altezza, uno degli obiettivi principali di CaSSIS sarà quello di monitorare i cambiamenti della sua superficie.
La camera è stata progettata e realizzata sotto il coordinamento dell’Università di Berna (Svizzera), in collaborazione con L’Agenzia Spaziale Italiana (ASI) e lo Space Research Centre di Varsavia (Polonia). L’ASI e l’Osservatorio Astronomico di Padova dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) hanno fornito il sensore e l’elettronica di prossimità utilizzati anche per SIMBIOSYS (Spectrometers and Imagers for MPO BepiColombo Integrated Observatory SYStem), lo strumento italiano che sarà montato a bordo della sonda Bepi Colombo, una missione cornerstone dell’ESA.
Il CNR-IFN di Padova invece ha supportato il gruppo di ricerca svizzero per quanto riguarda l’integrazione e l’allineamento del sensore nella camera e per l’allestimento del set-up di calibrazione. Il gruppo di Berna è riuscito ad allestire in pochissimo tempo il laboratorio dove è stato poi effettuato l’allineamento del sensore e la calibrazione del telescopio.

Il contributo italiano sarà ulteriormente rilevante perché è responsabile anche della generazione del Digital Terrain Model (DTM), cioè della realizzazione delle immagini 3D della superficie marziana. CaSSIS è stata progettata in maniera da essere complementare ad altre camere su satelliti ancora in orbita attorno a Marte, e fornirà immagini stereo ad alta risoluzione e a colori di regioni accuratamente selezionate. Inoltre, supporterà gli altri strumenti a bordo di EMTGO nella ricerca di gas importanti da un punto di vista biologico, come ad esempio il metano.
Per Nicolas Thomas, dell’Università di Berna e Principal Investigator dello strumento, “CaSSIS è il miglior sistema che si poteva realizzare con le risorse e i tempi strettissimi a disposizione”. Tutta la camera è stata infatti realizzata in soli 27 mesi. Il team scientifico dello strumento aspetterà il momento in cui CaSSIS manderà a terra le prime immagini del suolo marziano. Grazie all’effetto frenante dell’atmosfera del pianeta, EMTGO entrerà nella sua orbita definitiva intorno a Marte a metà del 2017.

Testo redatto su fonti ASI e CNR del 9 novembre 2015
Per approfondimenti su CaSSIS: space.unibe.ch/pig/science/projects/cassis.html
Image credit: Space Research & Planetary Sciences Division/University of Bern

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Quando la sonda Rosetta si è avvicinata al nucleo della cometa 67P/Churyumov–Gerasimenko (67P/C-G) nell’agosto dello scorso anno, lo spettrometro italiano VIRTIS installato a bordo ha effettuato misurazioni con un’elevata risoluzione spaziale e spettrale. Grazie allo strumento si è scoperto che il ghiaccio sulla superficie di 67P/C-G appare e scompare ciclicamente, seguendo l’alternanza di ore di luce e ore di buio: aumenta quando l’area è in ombra e diminuisce quando è esposta alla luce del Sole. L’incremento della temperatura superficiale innesca il rilascio di vapore acqueo, un fenomeno di degassamento (outgassing) già osservato in passato, ma è la prima volta che se ne comprende il meccanismo alla base del suo ciclo giornaliero.

VIRTIS (Visible and InfraRed Thermal Imaging Spectrometer) è uno strumento progettato per studiare la natura chimica, la composizione geologica e la temperatura della superficie del nucleo di 67P/C-G mediante l’utilizzo di spettrometri a immagini nella banda del visibile e dell’infrarosso. In un unico strumento combina 3 canali di osservazione:
– VIRTIS-M, utilizzato nella ricostruzione della mappa spettrale del nucleo, comprende sia un canale nel visibile (banda spettrale: 280 – 1.100 nm) che uno nell’infrarosso (banda spettrale: 1.050 – 5.130 nm);
– VIRTIS-H, dedicato alla spettrometria ad alta risoluzione con un solo canale nell’infrarosso (banda spettrale: 1.840 – 4.990 nm).

I preziosi dati ottenuti da VIRTIS hanno fornito agli scienziati altre due importanti informazioni: la prima è che il ghiaccio d’acqua raggiunge valori compresi tra il 10 e il 15% del materiale presente sulla superficie e la seconda che la quantità di acqua presenta nella regione analizzata rappresenta il 3% della quantità totale del vapore acqueo emesso da 67P/C-G determinato da MIRO (Microwave Instrument for the Rosetta Orbiter), lo strumento di Rosetta incaricato di investigare sulla natura del nucleo.

VIRTIS è stato realizzato da un consorzio italo-franco-tedesco sotto la responsabilità scientifica dell’Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali (IAPS) dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF). Il consorzio include il Laboratoire d’Etudes Spatiales et d’Instrumentation en Astrophysique (LESIA) dell’Observatoire de Paris (Francia), e l’Institut für Planetenforschung del DLR (Germania). La realizzazione dello strumento e la fornitura all’European Space Agency (ESA) è stata gestita dall’Agenzia Spaziale Italiana (ASI), integrando i contributi realizzati con finanziamenti del Centre National d’Études Spatiales (CNES) (Francia), e del Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) (Germania).

Testo redatto su fonte ASI del 24 settembre 2015, e ESA, IAPS-INAF, IFSI
Per approfondimenti su VIRTIS: www.ifsi-roma.inaf.it/virtis
Image credit: SELEX GALILEO/ASI/INAF, 2011

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Negli ultimi decenni le previsioni meteorologiche hanno beneficiato in modo significativo delle immagini raccolte dai satelliti per l’osservazione terrestre quali ad esempio Meteosat, che permettono ai meteorologi di esprimere previsioni basate sull’osservazione diretta dei fenomeni atmosferici, in aggiunta a sofisticati modelli previsionali. Per comprendere appieno i fenomeni atmosferici, quali ad esempio i temporali, nel momento stesso in cui si verificano, è fondamentale dotare i satelliti meteorologici di una capacità di calcolo adeguata ad interpretare in autonomia ciò che osservano, prima ancora di inviare le immagini acquisite a terra. Grazie a questa autonomia, possibile solo inviando nello spazio veri e propri supercomputer, le nuove generazioni di satelliti saranno in grado di dare indicazioni importanti in un tempo molto più ridotto, annunciando per esempio l’insorgere di fenomeni temporaleschi potenzialmente pericolosi non appena questi siano avvistati dallo spazio.

Con questo obiettivo, negli ultimi anni un team di ricercatori coordinato dal Prof. Massimo Violante del Dipartimento di Automatica e Informatica del Politecnico di Torino ha collaborato ad un progetto per la realizzazione di un supercomputer che potesse operare nello spazio, superando i limiti della tecnologia attualmente impiegata nella maggior parte delle missioni spaziali. Al progetto partecipano Thales Alenia Space Italia (coordinatore), il Politecnico di Torino, l’European Space Agency (ESA), l’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), l’Università di Tor Vergata e Sanitas Eg.
Il nuovo supercomputer troverà il suo primo utilizzo su 4 dei 6 satelliti che costituiranno il Meteosat Third Generation (MTG), il sistema di satelliti metereologici europei di ultima generazione che verrà realizzato in cooperazione tra EUMETSAT ed ESA, e il cui primo lancio per la messa in orbita è previsto per il 2018. Il computer che volerà nello spazio lavorerà all’identificazione ed alla classificazione dei fulmini, permettendo di mappare le zone temporalesche ad alto rischio e fornendo quindi informazioni fondamentali per migliorare la sicurezza del traffico aereo. Il supercalcolatore avrà un “cuore” nato a Torino. Il team diretto dal Prof. Violante ha infatti svolto un ruolo chiave nella scelta della CPU, ovvero il componente principale del computer, ed ha contribuito alla definizione dell’architettura generale della macchina con particolare attenzione alle tecniche per la gestione dei potenziali guasti prodotti dalla radiazione spaziale, oltre a collaborare alla validazione dell’intero computer.

Il risultato del progetto sarà il primo supercomputer di concezione totalmente europea qualificato per impieghi spaziali, che supererà di due ordini di grandezza le prestazioni dei computer oggi impiegati in analoghe missioni. Grazie al nuovo calcolatore sarà quindi possibile dotare le prossime generazioni di satelliti di una potenza di calcolo totalmente made-in-Italy che permetterà di realizzare nello spazio operazioni complesse che prima potevano essere effettuate solo sulla terra. Grazie a questa capacità di calcolo sarà quindi possibile analizzare i dati nel momento stesso in cui sono raccolti, rendendo possibili applicazioni prima impensabili.

Testo redatto su fonte Politecnico di Torino del 25 novembre 2014
Per approfondimenti: www.eumetsat.int
Image credit: EUMETSAT/Meteosat Third Generation, 2010

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Policrowd 2.0, progetto sviluppato dal Laboratorio di Geomatica del Polo Territoriale di Como del Politecnico di Milano, ha vinto il PRIMO PREMIO di NASA World Wind Europa Challenge, competizione promossa dall’Ente Nazionale per le attività Spaziali e Aeronautiche statunitense in collaborazione con Jacobs University, Politecnico di Milano, Hunagi e Graphitech. La sfida lanciata dalla NASA ha lo scopo di selezionare le più innovative e più “brillanti” soluzioni sostenibili per la comunità europea. Studenti, docenti, ricercatori e professionisti che hanno raccolto la sfida si sono dati appuntamento a Brema per FOSS4G-Europe 2014 dove hanno presentato i progetti sviluppati con NASA World Wind, un visualizzatore geospaziale che riproduce la Terra in 3D sulla base di mappe e fotografie satellitari a definizione sofisticata, un software open source in continua espansione poiché implementato con nuove applicazioni funzionali dagli utenti della rete.

Policrowd 2.0. The Social World Wind Platform è una applicazione GIS ( Geographic Information System) che consente a chiunque, dotato di smartphone o di altri dispositivi mobile a sensori multipli (ad es. fotocamera e rilevatore GPS), di diventare fornitore di informazioni geografiche e contribuire a modificare o ampliare la mappatura di un mondo virtuale in 3D con dati geospaziali personali. Dopo la prima fase di prototipo, orientata al turismo e alla mappatura dei luoghi culturali di interesse, il client è stato completamente riprogettato e riscritto per la versione 2.0, utilizzando una nuova interfaccia grafica semplice e intuitiva, che consente agli utenti di creare, compilare, personalizzare e condividere progetti relativi ad uno o più specifici temi (ambiente, società, educazione, cultura, ricerca scientifica, ecc) integrati e visualizzabili simultaneamente.
Policrowd 2.0 è un progetto interdisciplinare sviluppato da Luca Poddigue e Andrés Quiñones studenti dei corsi di laurea magistrale in Ingegneria Informatica e in Environmental and Geomatic Engineering. Il progetto è stato sviluppato con il supporto fondamentale del Dott. Giorgio Zamboni, uno dei massimi esperti mondiali di questa tecnologia della NASA.

Testo redatto su fonte Politecnico di Milano del 17 luglio 2014
Per approfondimenti: eurochallenge.como.polimi.it , geomobile.como.polimi.it
Image credit: Politecnico di Milano – Polo Territoriale di Como

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Acquisire informazioni dettagliate in 3D, anche nel sottosuolo e su aree estese, è possibile grazie a un nuovo sistema radar multifrequenza del quale è stata di recente completata l’attività di sperimentazione con la partecipazione dell’Istituto per il Rilevamento Elettromagnetico dell’Ambiente del Consiglio Nazionale delle Ricerche (IREA-CNR) di Napoli.

“Il sistema, che opera in ‘banda P’ (frequenze inferiori a 1 GHz) e in particolare nelle bande VHF e UHF, è costituito da un sensore ‘sounder’ e da due sensori ‘imager’, operanti rispettivamente alle frequenze di 150, 450 e 900 MHz, più basse rispetto alle ‘classiche’ bande L, C ed X. Grazie a ciò, il radar realizzato permette di acquisire informazioni attraverso la vegetazione e, in molti casi, anche sullo strato sub-superficiale dell’area investigata”, spiega Gianfranco Fornaro dell’IREA-CNR, che con Francesco Soldovieri ha coordinato l’elaborazione dei dati dei due sensori.
Per questa sua capacità ‘penetrativa’ il sistema – di proprietà dell’Agenzia Spaziale Italiana (ASI), realizzato dal CORISTA (COnsorzio di RIcerca su Sistemi di Telesensori Avanzati) e sperimentato in collaborazione con l’IREA-CNR, il Politecnico di Milano, l’Università di Trento e l’Aeronautica Militare – presenta interessanti ricadute in ambito scientifico e applicativo. Rende possibile l’esplorazione planetaria e della Terra, la comprensione delle dinamiche di ecosistema, lo studio dello spessore dei ghiacci e apre prospettive interessanti nell’ambito dell’individuazione di installazioni nascoste nel sottosuolo, intenzionalmente o per cause naturali, dalle installazioni militari ai reperti archeologici.

“Evidente quindi l’interesse verso il potenziale offerto dalla banda P della Difesa, che tramite i velivoli messi a disposizione dal Centro Sperimentale di Volo (CSV) dell’Aeronautica Militare ha permesso di effettuare la sperimentazione del radar attraverso due campagne di volo, finalizzate a investigare lo spettro applicativo di tali frequenze nell’analisi di aree terrestri”, aggiunge Soldovieri.
In particolare, l’IREA-CNR ha elaborato i dati necessari a fornire al radar la capacità di discriminare gli oggetti al suolo con dettaglio paragonabile a quello dell’occhio umano, grazie a complesse operazioni di trattamento del segnale tra cui la compensazione degli errori di moto dell’elicottero su cui è stata installata la strumentazione. “La capacità dei radar in banda P di vedere in 3D anche attraverso la vegetazione o nel sottosuolo”, conclude Riccardo Lanari, Direttore IREA-CNR, “assume risvolti rilevanti per la sicurezza, il monitoraggio di foreste, l’archeologia, la geologia e la stima di biomasse, umidità dei suoli e ghiacciai”.

Testo redatto su fonte CNR del 10 aprile 2014
Image credit: CNR

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Si tratta di un’avanzatissima e rivoluzionaria tecnologia, risultato di una ricerca tutta italiana, caratterizzata da un innovativo sistema di generazione e di acquisizione dei segnali, basato su laser e “lettori” di luce. Il sistema può garantire maggiore sicurezza e rapidità nella gestione del traffico aeroportuale e marittimo, anche in condizioni meteo non ottimali, ed è in grado di permettere l’incremento dei collegamenti. Il “radar fotonico”, per la precisione il primo radar del tutto digitale basato su tecnologie fotoniche, sviluppato nell’ambito del progetto “PHODIR” (PHOtonic-based fully DIgital Radar) su finanziamento dell’ERC (European Research Council), riceve adesso un importante, ulteriore riconoscimento, grazie alla pubblicazione di un articolo scientifico su Nature, rivista fra le più autorevoli al mondo. L’articolo rappresenta il nuovo importantissimo risultato che premia il sistema della ricerca italiano e, in particolare, quello pisano, poiché il progetto PHODIR è stato condotto per intero a Pisa, sotto il coordinamento di Antonella Bogoni, ricercatrice del Laboratorio Nazionale di Reti Fotoniche (LNRF) del Consorzio Nazionale Interuniversitario per le Telecomunicazioni (CNIT), ed è stato sviluppato nel laboratorio congiunto presso l’Istituto di Tecnologie della Comunicazione, dell’lnformazione e della Percezione (TeCIP) della Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa, dove Antonella Bogoni è responsabile dell’area di ricerca “Digital & microwave photonics”, in collaborazione con il Laboratorio Radar e Sistemi di Sorveglianza (RASS) del CNIT.

Rispetto a un radar di tipo convenzionale, quello dal “cuore” fotonico permette migliori prestazioni, garantisce più di una funzionalità, risulta meno intercettabile, è più piccolo e può anche garantire la capacità di assolvere a compiti di comunicazione. Il nuovo radar è stato già testato all’aeroporto di Pisa e al porto di Livorno, grazie alla collaborazione attivata con l’Aeronautica militare di Pisa, con la Direzione sviluppo e innovazione dell’Autorità portuale, con la Capitaneria di porto e con l’istituto “Vallauri” dell’Accademia navale di Livorno. Nature ha voluto riconoscere ai risultati del team guidato da Antonella Bogoni il valore di “approccio rivoluzionario con l’introduzione della fotonica nei sistemi radar” e di “traguardo all’avanguardia scientifica per le prestazioni ottenute sia come sistema di sorveglianza, sia come sistema di comunicazione radio”, in quanto il “radar fotonico” è in grado di assolvere anche a una funzionalità di comunicazione ad altissima velocità, utilizzabile in maniera simultanea con la funzionalità radar. Nature ha voluto mettere in evidenza come il progetto PHODIR costituisca un raro esempio di interdisciplinarità, per aver dimostrato come l’uso della fotonica non debba essere limitato ai campi di applicazione più consueti ma può portare benefici ad altri settori, ponendosi al servizio della scienza. La pubblicazione su Nature arriva dopo molteplici riconoscimenti a livello internazionale, i numerosi inviti a presentare i risultati alle più prestigiose conferenze mondiali e numerose pubblicazioni su riviste di settore.

Testo redatto su fonte Scuola Superiore Sant’Anna del 19 marzo 2014
Per approfondimenti: A fully photonics-based coherent radar system – Nature | 19.03.2014
Sito web del progetto PHODIR: www.phodir.eu
Image credit: CNIT/Scuola Superiore Sant’Anna

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Dopo un anno di sperimentazione è iniziato il processo di integrazione tra ADR (il Gruppo che gestisce e sviluppa gli aeroporti di Roma-Fiumicino e Ciampino) ed ENAV per l’utilizzo della procedura A-CDM (Airport Collaborative Decision Making) al “Leonardo da Vinci” di Roma-Fiumicino.
Grazie alla piattaforma A-CDM il principale scalo italiano potrà inviare le informazioni sullo stato di tutti i voli in partenza al Network Management Operations Centre di Eurocontrol che le smisterà agli altri aeroporti collegati, ottimizzando a 360 gradi i tempi operativi. Oltre al Leonardo da Vinci – primo aeroporto italiano ad entrare nel progetto europeo – attualmente solo altri dieci scali in Europa dispongono di questo sistema: Monaco, Bruxelles, Parigi CDG, Francoforte, Londra, Düsseldorf, Zurigo, Oslo ed Helsinki.

La fase di sperimentazione dell’A-CDM, iniziata nell’ottobre 2012, ha già permesso alle compagnie aeree di risparmiare in media 800 minuti di rullaggio al giorno, l’equivalente di 9.600 kg di carburante in meno. Ciò significa che durante questo periodo i vettori hanno risparmiato ben 3,1 milioni di euro in carburante.
Con l’A-CDM tutte le fasi di un volo, dal piano di volo alle operazioni di scalo, dal decollo alla rotta di volo fino al successivo atterraggio, con relativo turn-round, vengono considerate un “processo unico” che collega il volo in partenza con quello in, arrivo, permettendo di ottimizzare la gestione del traffico aereo e tutte le operazioni di assistenza, attraverso lo scambio costante di informazioni, aggiornate in tempo reale, tra gli operatori coinvolti. La piattaforma comune consente dunque d’incrementare l’efficienza e la puntualità attraverso il miglioramento del flusso di traffico aereo e la gestione della capacità aeroportuale, riducendo al minimo i ritardi, migliorando la prevedibilità degli eventi e ottimizzando l’utilizzo delle risorse.
Questo importante risultato è stato raggiunto grazie alla stretta collaborazione tra Aeroporti di Roma – società di gestione degli scali di Fiumicino e Ciampino – ENAV – la Società nazionale per il controllo e la gestione del traffico aereo e Alitalia – la principale compagnia aerea italiana.
Il concetto di A-CDM è divenuto parte integrante del progetto SESAR (Single European Sky ATM Research), quest’ultimo sviluppato con lo scopo di realizzare un sistema ATM (Air Traffic Management) di nuova generazione. A-CDM verrà adottato in Europa come metodo di lavoro ufficiale in accordo agli standard di Eurocontrol.

Lorenzo Lo Presti, Amministratore Delegato di Aeroporti di Roma ha dichiarato: “Sono soddisfatto del risultato raggiunto in sinergia con ENAV e Alitalia. Il Leonardo Da Vinci è il primo scalo italiano e uno tra i primi scali europei ad aver implementato questa piattaforma anticipando hub internazionali di primaria importanza. L’avvio dell’A-CDM conferma quindi la posizione di rilievo dello scalo romano in ambito nazionale ed europeo e la nostra volontà, in qualità di società di gestione, di essere in linea con le best practice internazionali. I benefici che deriveranno dall’utilizzo del nuovo sistema, tra cui la riduzione delle emissioni a dei consumi di carburante, nonché il miglioramento dell’efficienza di tutti servizi aeroportuali, contribuiranno al raggiungimento dei nostri obiettivi, ovvero fornire servizi di qualità, sempre nell’ottica della sostenibilità ambientale”.
“Siamo particolarmente soddisfatti del risultato raggiunto, frutto della sinergia e della volontà di fare sistema tra gli operatori del trasporto aereo – ha dichiarato il DG di ENAV Massimo Bellizzi – stiamo continuando questo lavoro per consentire ad altri importanti scali italiani il collegamento al network A-CDM entro l’anno”.

Testo redatto su fonte ENAV S.p.A. del 3 marzo 2014
Image credit: ENAV

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Il telerilevamento o Remote Sensing permette di ricavare informazioni sull’ambiente a distanza misurando la radiazione elettromagnetica emessa dalle superfici indagate. Un sistema innovativo, soprattutto grazie allo sviluppo di satelliti e sistemi satellitari che consentono l’osservazione della Terra dallo spazio, ma anche a immagini e dati raccolti da velivoli di vario tipo.

L’eccellenza della ricerca italiana nel settore, già ben nota tra gli addetti ai lavori, è stata ora confermata e quantificata dalla rivista Scientometrics, che nell’articolo ”Global remote sensing trends during 1991-2010: a bibliometric analysis” di Yanhua Zhuang e altri prende in considerazione varie banche dati – Science Citation Index, Social Sciences Citation Index e altre – in cui sono state identificate 48.754 pubblicazioni nel periodo 1991-2010, che ha conosciuto importanti sviluppi tecnologici e applicativi: integrazione di Remote Sensing e GIS, Landsat, Lidar, radar, SAR. Nella classifica per nazioni, l’Italia si pone per lavori pubblicati al settimo posto, dopo Usa, Cina,Uk, Francia, Germania e Canada. Per quanto riguarda le strutture di ricerca, anche il Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR) è al settimo posto mondiale per articoli pubblicati sul Remote Sensing dopo sei istituzioni USA – nell’ordine: NASA, Caltech, University of Maryland, NOAA, University of Colorado – e la Chinese Academy of Sciences, seconda. Dopo il CNR, la seconda struttura europea è il CNRS francese, che si colloca al sedicesimo posto.

“Il successo del CNR si basa sulla capacità di coprire l’intera filiera del telerilevamento a partire dagli sviluppi strumentali, alla gestione dei dati, mettendo insieme esperti di telerilevamento e del settore applicativo: rischi naturali, sicurezza, agricoltura, qualità dell’ambiente, archeologia, beni culturali, meteorologia”, spiega Enrico Brugnoli, direttore del Dipartimento Scienze del sistema Terra e Tecnologie per l’Ambiente del CNR. “L’Ente opera su una gamma molto ampia di sensori e piattaforme, combinando le informazioni da remoto con quelle derivanti da dati al suolo, specialmente nello studio del suolo, della vegetazione e del cambiamento climatico”. Il CNR investe risorse significative nel settore, dove ha sviluppato un sistema infrastrutturale che comprende tra gli altri: un sistema di campi sperimentali, quali Osservatorio Atmosferico “Ciao” di Tito Scalo e Stazione “Ottavio Vittori” sul Monte Cimone, le stazioni polari in Antartide e Artide, la Stazione Piramide sull’Everest, navi oceanografiche, piattaforme aeree, mezzi mobili di emergenza, sistemi di ricezione, processamento e archiviazione dei dati satellitari. “Un posizionamento internazionale che può dare un grande contributo alla competitività dell’Italia in questo settore, indicato come uno di quelli prioritari dell’Unione Europea”, prosegue Brugnoli.

“I dati esaminati confermano la qualità della ricerca del CNR, nonostante i problemi e l’esiguità delle risorse a disposizione. È un riconoscimento importante che inorgoglisce e premia il nostro impegno, ma al tempo stesso invita a riflettere sull’emergenza che dobbiamo affrontare, sul bisogno di favorire il cambio generazionale e assicurare continuità alle ricerche anche attraverso un piano straordinario di assunzioni”, osserva il presidente del CNR Luigi Nicolais. “La ricerca è un investimento, rende più ricco il Paese, riorienta e innova i sistemi produttivi, crea opportunità di lavoro. Essere riconosciuti quale riferimento di eccellenza in un settore avanzato e trasversale come il Remote Sensing, che trova applicazione in numerosi campi – dallo spazio all’agricoltura, dal clima alla sicurezza ambientale – conferma il ruolo chiave del CNR nei grandi progetti comunitari”.

Testo redatto su fonte CNR del 20 febbraio 2014
Per approfondimenti: Global remote sensing research trends during 1991–2010: a bibliometric analysis – Scientometrics | 01.07.2013
Image credit: Vienna University of Technology

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ENAV, la Società nazionale per l’assistenza al volo, con un investimento di 61 milioni di dollari, acquista il 12,5% di AIREON, l’azienda statunitense del gruppo IRIDIUM che, entro il 2018, realizzerà il primo sistema globale di sorveglianza satellitare per il controllo del traffico aereo. ENAV è entrata nel capitale di AIREON in partnership con il service provider canadese NAV CANADA, che detiene il 51% delle quote, e con i service provider irlandese IAA e danese NAVIAIR con il 6% ciascuno mentre il 24,5% resta ad IRIDIUM. L’accordo prevede, inoltre, che ENAV avrà un ruolo chiave nello sviluppo del servizio verso i service provider dell’area mediterranea e del Sud-est asiatico dove è già presente con la controllata di Kuala Lumpur ENAV Asia Pacific.

I primi satelliti della nuova piattaforma di sorveglianza dedicata al controllo e alla gestione del traffico aereo saranno lanciati già a partire dal 2015 e il servizio sarà pienamente operativo entro il 2018. Con una costellazione di 66 satelliti orbitanti, si conoscerà identità, posizione e quota di un qualsiasi velivolo in tutto il globo, incluse aree oceaniche, desertiche e polari, attualmente prive di sorveglianza e quindi di controllo attivo dei voli. Attraverso questa tecnologia sarà inoltre possibile potenziare il traffico aereo, ottimizzare le rotte e al contempo raggiungere elevatissimi livelli di sicurezza e di efficienza del volo. Grazie alle nuove rotte, infatti, ci saranno notevoli risparmi di carburante con ricadute immediate sia sulla riduzione dei costi per le compagnie aeree che sull’impatto ambientale.

ENAV -commenta l’Amministratore Unico Massimo Garbini- si impegna in uno degli investimenti che cambierà la storia del controllo del traffico aereo e che ci posiziona sul mercato mondiale. Sono convinto che questa diversificazione aumenti il valore di ENAV allargando gli orizzonti del business aziendale.

Testo redatto su fonte ENAV S.p.A. del 20 dicembre 2013

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Il radar fotonico, che garantisce ancora più sicurezza nella gestione del traffico aereo, adesso si presenta alle imprese, dopo aver concluso la fase di test, ospitata dallo scalo pisano “Galileo Galilei” e dal porto di Livorno. I risultati del progetto “PHODIR” saranno presentati con il worhshop in programma venerdì 6 dicembre (inizio ore 11.00) presso la sede dell’Istituto di Tecnologie della Comunicazione dell’Informazione e della Percezione (TECIP) della Scuola Superiore Sant’Anna, presso area di ricerca CNR a San Cataldo (Pisa), in via Moruzzi 1. Il progetto, per lo sviluppo di un radar fotonico, è stato condotto dalla ricercatrice Antonella Bogoni del CNIT (Consorzio Nazionale Interuniversitario per le Telecomunicazioni) di Pisa, Area Leader di Digital & Microwave Photonics dell’Istituto TECIP della Scuola Superiore Sant’Anna, grazie ai fondi di una borsa dell’European Research Council (ERC).

Il progetto, condotto dal team dei ricercatori CNIT dei Laboratori Nazionali di Reti Fotoniche (LNRF) e di Radar e Sistemi di Sorveglianza (RASS) e della Scuola Superiore Sant’Anna, ha permesso la realizzazione di una nuova generazione di radar digitali basati sulla fotonica, l’individuazione delle loro proprietà e del design, sfruttando la luce per generare e per rilevare segnali di frequenze radio, offrendo così prestazioni migliori delle tecnologie oggi in uso. Il team guidato da Antonella Bogoni ha testato in questi mesi il radar fotonico per verificarne le prestazioni in uno scenario reale. Il prototipo, sviluppato grazie ai contributi della Comunità europea, ha monitorato il traffico aereo dell’aeroporto “Galileo Galilei” ed il traffico navale del porto di Livorno, grazie alla collaborazione dell’aeronautica militare di Pisa, 46° Brigata Aerea, dell’Autorità Portuale di Livorno – Direzione Sviluppo e Innovazione e della Capitaneria di Porto che hanno reso possibile l’utilizzo il radar “in situ” per alcune settimane, verificandone le prestazioni. In particolare, i dati ufficiali forniti dall’aeronautica militare hanno consentito di effettuare un controllo incrociato con i dati misurati e rielaborati dal radar fotonico per verificare la precisione del nuovo dispositivo.

Durante il workshop di venerdì 6 dicembre, anche alla presenza di rappresentanti dell’European Research Council, i risultati saranno presentati alle aziende del settore, potenzialmente interessate allo sviluppo della tecnologia dei radar fotonici e alle autorità coinvolte nella sperimentazione. Come presenze di rilievo all’evento si segnalano oltre venti aziende di settore, insieme ad enti quali l’European Spatial Agency (ESA), l’Agenzia Spaziale Italiana (ASI), l’Ente Nazionale di Assistenza al Volo (ENAV), le autorità militari.

Il radar sviluppato nel progetto PHODIR utilizza un laser che produce impulsi di luce brevissimi, dieci miliardi di volte più brevi di un secondo, con una stabilità molto superiore se paragonata con quella offerta dagli apparati elettronici. Il laser permetterà di generare segnali radar a radio frequenza di altissima qualità e a frequenze più alte, flessibili e anche in multifrequenza, con maggiore precisione, addirittura in presenza di condizioni atmosferiche ostili. Il dispositivo non creerà alcuna interferenza, utilizzerà segnali con potenza inferiore in confronto a quella trasmessa da un normale telefono cellulare, e senza produrre inquinamenti elettromagnetici. Il radar fotonico è in grado di rilevare oggetti con una risoluzione maggiore utilizzando antenne più piccole, facilitando in questo modo lo sviluppo di dispositivi portatili per la sicurezza delle persone. Inoltre il radar fotonico può compiere simultaneamente varie operazioni: dal monitoraggio ambientale al controllo di traffici eterogenei – aerei e terrestre – e all’integrazione di funzioni di comunicazione per le autorità di controllo aeroportuale. La ricercatrice ritiene che incidenti dovuti al traffico aereo sempre più congestionato potranno esser notevolmente ridotti nel prossimo futuro.

Testo redatto su fonte Scuola Superiore Sant’Anna del 5 dicembre 2013
Per approfondimenti: www.phodir.eu – www.cnit.it
Image credit: PHODIR

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“Horizon 2020” è il nuovo Programma Quadro per la Ricerca e l’Innovazione varato dall’Unione Europea: durerà sette anni (1 gennaio 2014 – 31 dicembre 2020) e potrà contare su un budget complessivo di circa 80 miliardi di euro. “Horizon 2020” è un nuovo sistema integrato di fondi, finalizzato all’eliminazione della frammentazione attualmente presente nella programmazione della ricerca europea attraverso la riunificazione del Settimo Programma Quadro (FP7), della componente innovazione del Programma Quadro per la Competitività e l’Innovazione (CIP) e dell’Istituto Europeo di Innovazione e Tecnologia (EIT).

“Horizon 2020” si pone l’obiettivo di affrontare direttamente le principali sfide sociali e le iniziative faro identificate nella Strategia Europa 2020, che ha individuato la ricerca e l’innovazione quali elementi centrali per perseguire gli obiettivi di una crescita sostenibile, intelligente e solidale. L’Unione ha in particolare l’obiettivo di rafforzare e sostenere le sue basi scientifiche e tecnologiche, conseguendo uno Spazio Europeo della Ricerca in cui i ricercatori, la conoscenza e la tecnologia possano circolare liberamente per produrre maggiore competitività. Nella nuova programmazione sarà data in effetti priorità a quelle aree e a quei progetti in cui la sovvenzione europea e la cooperazione offriranno un valore aggiunto.
Il nuovo programma “Horizon 2020” sarà centrato su tre obiettivi strategici (Excellent science, Industrial leadership, Societal challenges) a sostegno dell’intero spettro di attività di ricerca, sviluppo tecnologico, dimostrazione e innovazione, compresa la diffusione e l’ottimizzazione dei risultati:

EXCELLENT SCIENCE– Rafforzare l’eccellenza UE in campo scientifico a livello mondiale
Tale programma ha lo scopo di rafforzare e aumentare l’eccellenza della UE in campo scientifico e di consolidare l’Area di Ricerca Europea per rendere il sistema europeo di ricerca e innovazione maggiormente competitivo su scala globale.

INDUSTRIAL LEADERSHIP – Creare una leadership industriale, rafforzandone la competitività, sostenere l’innovazione e le industrie, comprese le PMI
Questo programma ha lo scopo di accelerare lo sviluppo tecnologico e l’innovazione alla base del business futuro e aiuterà le più innovative SME europee a trasformarsi in compagnie leader a livello mondiale. Inoltre sia le attività di accesso al credito che all’innovazione seguiranno una logica bottom-up e on-demand senza la predeterminazione delle priorità; mentre l’attività di leadership per l’avanzamento e per le tecnologie industriali seguirà un approccio guidato dalle tecnologie per uno sviluppo in aree dalle molteplici applicazioni nel settore industriale e dei servizi.

SOCIETAL CHALLENGES – Rispondere alle sfide identificate dalla strategia Europa 2020
Questo programma risponde direttamente alle priorità politiche identificate nella Strategia Europa 2020 e ha l’obiettivo di stimolare la massa critica degli sforzi di ricerca e innovazione per la realizzazione degli scopi politici della UE.

In particolare, nell’ambito dell’AEROSPAZIO, l’obiettivo di “Horizon 2020” è quello di promuovere la competitività e l’innovazione dell’industria spaziale e della ricerca al fine di sviluppare e attingere a infrastrutture spaziali per la politica e le necessità sociali europee del futuro. Tra le linee di attività rientrano:
– sviluppo della competitività, dell’indipendenza e dell’innovazione nel settore spaziale europeo;
– abilitare future missioni nello spazio;
– attivare l’utilizzo di dati spaziali;
– promuovere la partecipazione europea a imprese spaziali globali.

Per approfondimenti: ec.europa.eu/programmes/horizon2020

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Il presidente dell’ASI (Agenzia Spaziale Italiana), Enrico Saggese, e il presidente dell’Agenzia ICE (Agenzia per la promozione all’estero e l’internazionalizzazione delle imprese italiane), Riccardo Maria Monti, hanno firmato oggi un importante accordo quadro che prevede una azione strategica coordinata per il supporto, in campo internazionale, alle aziende del settore aerospaziale. L’obiettivo è quello di organizzare e ottimizzare le risorse pubbliche, coordinando iniziative, per una presenza più efficace e unitaria sui mercati esteri delle imprese hi-tech italiane.
L’accordo, della durata di tre anni, prevede l’adozione di misure destinate a favorire la competitività nei mercati esteri, con particolare attenzione verso le PMI del settore, e individuare le azioni da svolgere congiuntamente, anche in collaborazione con le Associazioni di categoria del comparto. L’obiettivo è promuovere la visibilità internazionale delle imprese italiane anche su nuovi mercati di sbocco per facilitare specifici accordi con realtà imprenditoriali di altri Paesi.

“L’Italia ha sempre avuto un ruolo di primo piano – ha dichiarato Enrico Saggese – nel settore spaziale internazionale. Abbiamo una grande competenza e oggi dobbiamo fare in modo che si riesca a internazionalizzare le nostre imprese, sfruttare questo know-how per aprire nuovi sbocchi su altri mercati. La collaborazione tra i nostri due enti è di fondamentale importanza. È la dimostrazione di una essenziale volontà del mondo istituzionale di scommettere, perché ci crede, nelle capacità e competenze del settore spaziale. Un settore dal quale può giungere linfa vitale per la crescita economica del Paese. In questa ottica, l’obiettivo è portare avanti un discorso globale di sostegno e promozione”.

“L’esperienza maturata nei mercati esteri ci dice che ci sono numerose opportunità per le aziende italiane del settore aerospazio che desiderano internazionalizzarsi, sia nei settori della sub-fornitura sia in quelli delle tecnologie avanzate”, ha affermato Riccardo Maria Monti. “Queste aziende altamente qualificate, se opportunamente sostenute, possono inserirsi nel tessuto produttivo di molti Paesi grazie all’offerta di prodotti certificati e tecnologie all’avanguardia”.

I due enti, in sintonia e nella autonomia gestionale di ciascuno attueranno scambi di informazioni, dati ed analisi di mercato per orientare il sostegno al comparto spaziale; individueranno le misure destinate a favorire la competitività delle industrie nazionali nei mercati esteri (con particolare riguardo ai Paesi con i quali Agenzia ICE ed ASI hanno specifici accordi di collaborazione) e identificheranno i mercati internazionali più promettenti, anche in termini di strutture produttive locali per i prodotti e servizi nazionali. Sulla base dell’accordo saranno, inoltre, identificate le tecnologie, i prodotti e i servizi di maggiore interesse che possano consentire una effettiva internazionalizzazione delle aziende.

L’intesa prevede anche la messa in campo di specifiche iniziative nei Paesi nei quali sono presenti uffici sia dell’ASI sia dell’Agenzia ICE. I due enti si impegnano a organizzare attività di informazione e formazione dirette alle imprese italiane, soprattutto verso le PMI, con lo scopo di favorire e promuovere la conoscenza delle opportunità di finanziamento a livello nazionale, europeo e internazionale.
Nell’ambito dell’accordo, l’Agenzia ICE e l’ASI daranno vita a un Comitato di indirizzo paritetico, composto da sei membri, con il compito di mettere a punto verifiche periodiche sull’andamento della realizzazione delle iniziative in corso e individuare gli specifici fondi di finanziamento.

Testo redatto su fonte ASI del 21 ottobre 2013

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