Un'ottica che guarda al futuro

Se lo scorso maggio, con la missione Solar Orbiter, tutto il mondo ha potuto vedere per la prima volta le straordinarie immagini della corona solare. E se solo pochi anni fa, con la sonda Rosetta,  abbiamo scoperto come è fatta la superficie di una cometa, il merito è anche dell’Istituto di fotonica e nanotecnologie (Ifn) del Consiglio nazionale delle ricerche di Padova. Nei cui laboratori, da oltre vent’anni, si mettono a punto strumenti ottici sempre più sofisticati per “vedere” e fotografare lo spazio: i ricercatori lavorano alla progettazione, realizzazione e calibrazione di complessi sistemi di acquisizione di immagini, e allo sviluppo di materiali adatti a funzionare in un ambiente così ostile.

Uno staff di fisici e ingegneri specializzati in ottica, e giovani assegnisti lavora a stretto contatto con colleghi di tutto il mondo: quello spaziale, infatti, è forse l’ambito di ricerca che più di ogni altro richiede un'ampia cooperazione.

“I laboratori di Padova sono il fulcro delle nostre attività, che però prevedono frequenti spostamenti per meeting e test della strumentazione presso Estec (Olanda), che è la sede principale dell’Agenzia spaziale europea (Esa), o basi di lancio", racconta Vania Da Deppo coordinatrice del gruppo. "Una volta progettati gli strumenti, seguiamo passo passo  la calibrazione a terra, l’installazione a bordo della sonda e il funzionamento in volo; anche il più piccolo disallineamento può inficiare i risultati di anni di studio”. 

Le competenze sono eterogenee: "Il team è in grado di supportare lo sviluppo del disegno opto-meccanico, la caratterizzazione dei materiali ottici e la metrologia, le calibrazioni a terra, l’elaborazione di modelli radiometrici e l’analisi dei dati scientifici, curando la formazione di giovani scienziati e dottorandi", spiegano Lorenzo Cocola, Fabio Frassetto e Alain Jody Corso. 

Dal 1998 a oggi, il gruppo di ricerca è stato coinvolto in importanti missioni: a bordo di Rosetta, la sonda lanciata nel 2004 che avrebbe raggiunto “solo” 10 anni dopo la cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko montava il sistema di acquisizione di immagini Osiris, il frutto del lavoro di un consorzio a cui, per l’Italia, hanno partecipato il Cnr-Ifn, l’Università di Padova, l’Istituto nazionale di astrofisica e il Centro interdipartimentale di studi e attività spaziali. Per Solar Orbiter, la missione Esa/Nasa dedicata allo studio del Sole dalla distanza “ravvicinata” di 42 milioni di km, il team ha collaborato alla realizzazione del coronografo Metis, il particolare telescopio che permette di osservare in dettaglio la corona solare tramite un’eclisse artificiale. Ma l’attività si è estesa anche all’osservazione di altri pianeti: Marte, oggetto della missione Tgo-ExoMars, alla quale i ricercatori del Cnr hanno contribuito dal 2013, collaborando alla messa in funzione di una camera ad alta risoluzione per lo studio della superficie; Mercurio, oggetto di studio della sonda Esa/Jaxa BepiColombo, attualmente in viaggio il cui arrivo è previsto nel dicembre 2025. Per BepiColombo l'Istituto del Cnr ha collaborato alla progettazione, realizzazione e calibrazione dell'avanzatissima strumentazione ottica di bordo, che consentirà di fotografare e mappare l’intera superficie del pianeta e di generarne una ricostruzione tridimensionale.

Fino ad arrivare allo studio dei pianeti extrasolari con la missione Ariel (Atmospheric Remote-Sensing Infrared Exoplanet Large-survey), approvata dallo Space Programme Committee dell’Agenzia spaziale europea a novembre 2020, il cui scopo è studiare le atmosfere di pianeti in orbita intorno a stelle diverse dal Sole. “Quest’ultima missione prevede la realizzazione e il lancio in orbita di un innovativo telescopio che permetterà di osservare un campione variegato di esopianeti nelle frequenze della luce visibile e dell’infrarosso: giganti gassosi, pianeti di tipo nettuniano, super-Terre e pianeti terrestri”, spiega Paola Zuppella che fa parte del team. “L'Italia è tra i principali contributors con un team che comprende, oltre al Cnr-Ifn, studiosi dell'Istituto nazionale di astrofisica e delle Università di Firenze e Roma La Sapienza. Il nostro compito sarà, in particolare, quello di contribuire allo sviluppo degli specchi in alluminio del telescopio di Ariel. Date le grandi dimensioni, sarà una sfida tecnologica impegnativa e affascinante”.

Assieme ad Ariel, nel 2029 verrà lanciata Comet Interceptor, una missione di nuova generazione dell’Esa denominata Fast che, con un costo di realizzazione ridotto e una fase più accelerata di sviluppo rispetto alle missioni maggiori, avrà lo scopo di studiare una cometa o oggetto celeste che passi per la prima volta all’interno del sistema solare. La responsabilità scientifica della camera panoramica EnVisS è affidata a Vania Da Deppo, che spiega: “Comet Interceptor ha ricevuto il via libera alla costruzione da parte dell’Esa a inizio giugno, nei prossimi anni lo sviluppo e realizzazione della camera a grande campo EnVisS avrà bisogno dell’impegno attento e costante dei ricercatori del nostro gruppo”.

Fonte: Vania Da Deppo, Istituto di fotonica e nanotecnologie, e-mail: vania.dadeppo@pd.ifn.cnr.it, tel. 049/9815639