Staff: C. Bortolotti, L. Guallini, D. Guidetti, G. Maccaferri, F. Perini, M. Negusini, R. Orosei, G. Pupillo, S. Righini, M. Roma, P. Sarti, M. Stagni, G. Tuccari, A. Zanichelli
Collaboratori: R. Ambrosini, F. Chierici, M. El Yazidi, A. Margheri, H. Nozawa, R. Ricci, V. Tornatore, L. Vittuari, A. Zanutta
Geodesia
A. La rete VLBI italiana
Il VLBI geodetico determina i parametri dell’orientazione terrestre, definisce e realizza il Sistema di Riferimento Celeste Internazionale e contribuisce al Sistema di Riferimento Terrestre Internazionale. È utilizzato anche per indagare i cambiamenti che avvengono sulla Terra studiandone geodinamica, atmosfera, campo gravitazionale, etc. Le antenne di Medicina e Noto partecipano regolarmente alle campagne osservative dell’IVS. IRA partecipa anche alla ricerca geodetica in Antartide effettuata con strumentazione GNSS (Global Navigation Satellite System) per studi di tipo atmosferico e geodinamico, in collaborazione con istituzioni nazionali e internazionali.
Nell’ambito del progetto Italian Link for Time and Frequency è stato realizzato un collegamento in fibra ottica coerente (IQB – Italian Quantum Backbone) che si estende per 550 km dall’Istituto Nazionale di Metrologia (INRiM) fino alla Stazione Radioastronomica di Medicina e che porta il riferimento di frequenza remoto da Torino alla parabola VLBI dal 2015.
B. La dorsale in fibra ottica italiana (IQB).
Il progetto Metrology for Geodesy and Space ha prolungato l’IQB raggiungendo una serie di infrastrutture di ricerca italiane fino al telescopio ASI di Matera e consentendo il primo esperimento con “orologio comune” tra due antenne italiane. La distribuzione della frequenza su fibra ottica può migliorare la capacità di misurazione nel VLBI astronomico e geodetico, superando l’accuratezza raggiungibile con gli orologi locali. Il progetto OCC-VLBI prevede che le misure effettuate con i ricevitori coreani tri-band che verranno installati sulle antenne INAF, siano utilizzate per il confronto di orologi ottici tra Italia e Corea del Sud. In uno studio preliminare si utilizzano ricevitori in banda K già presenti sulle antenne italiane e coreane. Lo scopo è di effettuare un confronto tra orologi ottici all’itterbio con un’accuratezza in frequenza di 10-17. Inoltre si valuterà l’utilizzo di orologi ottici in osservazioni ad alta frequenza.
Nell’ambito della geodesia marina, sono stati sviluppati metodi per il monitoraggio delle deformazioni del fondale con accuratezza centimetrica usando sensori di pressione a fondo mare e strumentazione GNSS installata su boe. Nuovi sistemi e algoritmi di allerta rapida di tsunami sono stati sviluppati e validati nell’ ambito di progetti internazionali e nazionali.
Osservazioni radar dei corpi del sistema solare dallo spazio
C. Indagine radar della sub-superficie marziana
I radar a bordo delle missioni spaziali hanno svelato la superficie di pianeti e satelliti che sono circondati da un’atmosfera opaca, come Venere e Titano, e sondato gli strati sotto la superficie della Luna, di Marte e delle comete per rivelarne l’interno.
Nel prossimo decennio un radar raggiungerà Europa, una della lune di Giove, per scandagliare al di sotto della sua crosta ghiacciata alla ricerca di un oceano sotterraneo globale, che potrebbe costituire un ambiente adatto alla vita. In futuro, esperimenti simili saranno condotti anche sugli asteroidi per studiare il loro interno e aiutare a definire strategie per proteggere la Terra da eventuali impatti. L’IRA è responsabile della gestione del radar MARSIS, a bordo della prima missione europea su Marte, Mars Express, che ha scoperto l’acqua liquida sotto la calotta polare marziana meridionale. L’IRA è anche coinvolta nell’elaborazione e nell’analisi dei dati di numerosi altri esperimenti radar a bordo di missioni planetarie passate, presenti e future, in collaborazione con altri Istituti di ricerca nazionali e internazionali.
Space weather
D. Mappa solare ottenuta a 18 GHz con la parabola di Medicina
Lo space weather (“meteo spaziale”) è l’insieme delle condizioni ambientali che si trovano nello spazio interplanetario entro il Sistema Solare, con particolare interesse per i fenomeni che riguardano la Terra. La presenza e l’interazione di radiazione, plasma (particelle cariche) e campi magnetici hanno effetti sul nostro pianeta e sulle nostre tecnologie, in particolare i satelliti in orbita e le linee elettriche, principalmente a causa dell’attività del Sole, che emette plasma e radiazione in modo discontinuo e periodicamente “violento”. Per studiare questi fenomeni si usano diversi strumenti, nello spazio e da terra. L’IRA partecipa a un progetto pilota dedicato allo space weather e alla fisica solare, che coinvolge vari osservatori a livello nazionale. Un team di ricercatori utilizza i radiotelescopi INAF per il monitoraggio radio dell’attività solare, fornendo dati preziosi sia per lo studio della nostra stella, sia per lo sviluppo di metodi predittivi rispetto al verificarsi dei fenomeni più energetici, in grado di avere effetti distruttivi sulle nostre tecnologie.
Per saperne di più: Sundish project – CESRA
Osservazioni radar di NEO
E. Osservare i NEO con un radar bistatico
Il metodo più accurato per calcolare l’orbita di asteroidi e comete che si trovano nelle vicinanze della Terra (detti Near-Earth Objects, NEO), e per questo potenzialmente pericolosi, è osservarli mediante un sistema radar. Servono grandi antenne per illuminare l’oggetto con onde radio e, analizzando il segnale riflesso, misurarne distanza e velocità, ottenerne una immagine tridimensionale e ricavare informazioni sulla sua natura. Dall’inizio degli anni 2000 i radiotelescopi di Medicina e Noto hanno partecipato a vari esperimenti di questo genere, svolgendo il ruolo di antenne riceventi. Storicamente questo settore è stato guidato da agenzie americane, in particolare il Jet Propulsion Laboratory della NASA. L’IRA è oggi inserito in un progetto dell’Agenzia Spaziale Europea, il cui scopo è valutare quali strumenti e quali competenze siano a disposizione dell’Unione Europea per costituire una rete in grado di svolgere autonomamente queste attività di studio e monitoraggio.
Crediti
Bottone principale: NASA
Figura A: INAF-IRA
Figura B: Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica (INRIM)
Figura C: ESA, INAF. Rendering grafico: Davide Coero Borga – Media INAF
Figura D: cortesia A. Pellizzoni
Figura E: INAF-IRA