Forse molti in Sardegna e in Italia ancora non lo sanno ma c’è una grossa antenna o antenna parabolica, in Provincia di Cagliari, nel Comune di San Basilio che 24h su 24 dal 2012 continua a scrutare il nostro cielo ininterrotamente, alla ricerca e allo studio di corpi celesti, sistemi planetari con pianeti simili alla terra, sistemi stellari, pulsar e oggetti/corpi dalla forte emissione radio (nuclei galattici attivi, radiogalassie, quasar, buchi neri) ma anche alla ricerca di forme di vita extraterrestri con il SETI.
Volevo farlo da tempo ma colgo l’occasione di parlare di questa importante struttura per i fatti importanti che l’hanno reso partecipe di azioni nello spazio, proprio in questo mese di Settembre, specialmente per la missione conclusiva di Cassini–Huygens del 15.
Io l’ho visitato per la prima volta nel 2014, il Sardinia Radio Telescope, così viene chiamato, è uno dei più importanti, il più grande d’Europa e secondo a livello internazionale, e lo si vede chiaramente una volta che ci si ritrova davanti, davvero un gran bel mostro tecnologico (ma non prende i canali tv), è il terzo strumento di questo tipo installato in Italia, dopo quelli di Medicina (BO) e di Noto (SR), nonché quello più avanzato tecnologicamente e di maggiori dimensioni. Attualmente la struttura e l’intero complesso è gestito dall’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) tramite l’Istituto di Radioastronomia di Bologna, l’Osservatorio astronomico di Cagliari e l’Osservatorio astrofisico di Arcetri.
La Costruzione e l’inizio delle Operazioni
Il sito dove è stato costruito il Radiotelescopio non è stato scelto a caso, ma ha delle specificità che lo rendono unico e ideale per essere stato accuratamente scelto dagli scenziati come base per questo grande strumento scientifico. Precisamente è localizzato nella località “Pranu Sanguni”, a 585m sul livello del mare, 35Km a Nord di Cagliari e vicino appunto al paesino di San Basilio che conta non a caso poco meno di 1.250 abitanti.
Il Gerrei e specialmente quell’area è una delle zone a più bassa densità abitativa, ma non solo, una delle aree più secche in Sardegna, in Italia ed in Europa con pochissime precipitazioni distribuite nell’arco di tutto l’anno, e con una conca piana ideale per la costruzione del sito.
Questi fattori sono essenziali e molto importanti per un RadioTelescopio in quanto: una bassa densità abitativa garantisce minori interferenze che potrebbero recare disturbo alle rilevazioni radio dell’antenna parabolica, mentre le basse precipitazioni garantiscono un cielo più sereno e quindi anche meno nuvolosità, precipitazioni e temporali che potrebbe impedire le rilevazioni.
La costruzione del Radiotelescopio di San Basilio è avvenuta con il contributo del Ministero dell’Istruzione, dell’Università e della Ricerca, della Regione Autonoma della Sardegna e della Agenzia Spaziale Italiana. L’assemblaggio dello strumento è iniziato nell’autunno del 2006, dopo il completamento del basamento di fondazione, e si è concluso nella primavera del 2011. Il costo complessivo è stato di circa 60 milioni di euro.
Il collaudo dello strumento da parte dei tecnici è avvenuto alla fine del mese di gennaio del 2012, dopo la ditta costruttrice ha consegnato il cantiere all’Istituto Nazionale di Astrofisica Italiana. Il radiotelescopio è stato acceso l’8 agosto del 2012, quando è stato puntato in direzione della radiosorgente Hydra A, una radiogalassia situata nella costellazione dell’Idra. Dopo la prima accensione è stata avviata una fase di test per la validazione scientifica dello strumento e durante questa fase il team di ricerca del Sardinia Ratio Telescope è stato coinvolto nello studio di una magnetar, PSR J1745-2900, situata al Centro della Via Lattea.
Il puntamento verso la Via Lattea ha permesso la misura di un segnale di grande qualità, confermando scientificamente l’emissione radio della magnetar e dando provadelle sue notevoli potenzialità in ambito scientifico dello strumento. Questa prima osservazione basata sui dati raccolti proprio dal RadioTelescopio ha consentito di pubblicare una prima ricerca scientifica ed altri risultati di rilievo internazionale.
Nel 2015 la fase di validazione scientifica è terminata e dall’inizio del 2016 lo strumento è pienamente funzionante.
Il Complesso, la Struttura e la Tecnologia del RadioTelescopio
Il Sardinia Radio Telescope è uno strumento dall’altissimo valore tecnologico, sia per la parte che riguarda la meccanica sia per quanto riguarda la parte elettronica.
La struttura come si può vedere chiaramente anche delle immagini è veramente imponente, composta interamente d’acciaio è un bestione di ben 3000 tonnellate ed alta circa 35 metri, in grado di sorreggere efficacemente la parabola e i suoi meccanismi di movimento, assicurando la rotazione tramite 16 ruote che scorrono su una rotaia circolare del diametro di 40 metri, posta al di sopra del basamento. Le velocità massime di rotazione sono di 0,85 gradi/s in azimut e di 0,5 gradi/s in elevazione.
Il punto di forza della grande antenna parabolica è senza ombra di dubbio lo “specchio” primario, composto da 1008 pannelli di alluminio comandati da 1116 servomeccanismi, che uniti vanno a formare una superficie attiva del diametro complessivo di 64m. Questa caratteristica permette di compensare deformazioni causate dalla gravità e dal calore e garantire un efficiente funzionamento dello strumento anche alle frequenze più alte, quindi per esperimenti e osservazioni di pertinenza non solo astronomica, interessando la geodinamica e le missioni spaziali.
La parabola è dotata di uno specchio secondario costituito da 49 pannelli di alluminio, e ha un diametro di 7,9 m. E’ dotato di sei attuatori che consentono di mantenere una posizione parallela con l’intero strumento, o comunque per modificare autonomamente l’orientamento, tramite un sistema laser. L’intero radiotelescopio viene orientato verso la traiettoria desiderata grazie a dodici motori, quattro dei quali eseguono il movimento in elevazione e otto il movimento in azimut.
Il Radiotelescopio può lavorare con 6 diverse posizioni focali con cambiamento dei ricevitori automaticamente. Con queste caratteristiche gli scienziati sono in grado di ricevere e rilevare segnali con frequenze comprese tra 0,3 e 100 GHz. La strumentazione elettronica deve essere sincronizzata costantemente e questo viene fatto utilizzando gli orologi atomici presenti nel laboratorio di tempo e frequenza dell’Osservatorio astronomico di Cagliari.
L’osservatorio di Cagliari fornisce anche servizi di supporto per l’attività della struttura, come già detto il funzionamento della parabola può essere ostacolato da interferenze e altre veriabili, per ovviare a queste problematiche c’è un monitoraggio costanze delle interferenze di onde radio causate da altre attività (come le trasmissioni televisive e la telefonia mobile), il monitoraggio delle condizioni locali dell’atmosfera (con particolare riferimento alla presenza e alla variabilità del vapore acqueo) e infine la progettazione e la realizzazione dei ricevitori a microonde e di altra strumentazione elettronica installata sul radiotelescopio.
Questo monitoraggio può essere effettuato sia in loco nelle stesse strutture del complesso e nel centro di controllo, ma anche in mobilità tramite un furgone attrezzato, quando si ha l’impossibilità di verificare dove e da cosa siano causate, a detta del personale INAF con cui ho parlato anche io, anche una semplice lavatrice con circuito elettronico potrebbe disturbare.
Per il controllo dell’intera struttura e del centro di controllo dell’SRT è stato pensato e creato un software ad hoc, che in onore alla civiltà nuragica è stato nominato Nuraghe, sviluppato internamente dal personale dell’INAF sulla base dell’ACS (Advanced Control Software) pensato per i sistemi installati in Australia.
Nell’area dell’SRT oltre alla stessa struttura ci sono varie costruzioni, molte dedicate ovviamente al controllo e gestione del RadioTelescopio ma anche per le visite pubbliche nel complesso. La costruzione era iniziata praticamente in concomitanza con la parabola ma nel 2011 la ditta incaricata dei lavori per la costruzione degli uffici, laboratori, del centro visitatori, etc. andò in bancarotta prima di finire i lavori, prima di riprendere i lavori con un altra compagnia ci vollerò due anni, nel frattempo le strumentazioni vennero installate in box provvisori. Soluzioni simili vennero adottate per la sala controllo, la sala per le conferenze e per gli altri servizi.
La parabola nel suo utilizzo raccoglie e calcola ovviamente un infinità di dati che devono essere ovviamente conservati da qualche parte, si parla infatti di grandi quantità di Byte, ha bisogno di un data center con CPU/GPU dedicate allo scopo, realizzato in uno dei box provvisori e connesso al Radiotelescopio attraverso le fibre ottiche per trasferimenti veloci, le stesse connessioni all’interno sono state realizzate utilizzando dispositivi che usano un network IP di classe C.
Per le comunicazioni esterne e interne vengono utilizzati dispositivi VOIP.
La struttura non deve solo salvare i dati in loco ma deve anche poter comunicare con l’esterno efficacemente, per questo è stato realizzato un collegamento con la Rete WAN esterna che utilizza il “Wavelength Division Multiplexing“, sistema di comunicazione con le fibre ottiche molto efficace per avere una banda molto importante, più di 2.5 Gb/s.
All’inizio senza connessioni fisse la struttura era connessa con due collegamenti satellitari da 8/2 Mb/s e 4/1 Mb/s in Download/Upload.
Volete vedere cosa sta succedendo nel sito del RadioTelescopio? La struttura è provvista anche di una Live WebCam accesa 24h su 24 e visitabile dal sito ufficiale, montata a una distanza di 200. L’immagine è statica ma viene aggiornata ogni 10 minuti.
Oltre alla WebCam c’è una vera e propria stazione meteo per il monitoraggio dei dati ambientali, ricordate i problemi di disturbo? Lo scopo è proprio quello di monitorare il tempo meteorologico prima di effettuare le operazioni, i dati raccolti sono visibili in tempo reale sul sito web dell’SRT, viene registrata la temperatura e l’umidità tramite igronometro e la velocità e la direzione del vento con un anemometro.
Sul sito ufficiale dedicato realizzato dal personale INAF (www.srt.inaf.it) e sul sito dell’Osservatorio Astronomico di Cagliari si possono trovare tutte le informazioni sul telescopio, sulle ricerche, le ultime notizie, eventi, contatti e tanto altro!
Tutte le strutture sono state realizzate entro il 2014.
Ricerca e Campi di Utilizzo
L’SRT è ben chiaro che si presta principalmente per il campo della ricerca scientifica, mentre in minor parte svolge funzioni di controllo delle missioni di esplorazione spaziale e dei satelliti artificiali, specialmente per ricevere i dati dalle sonde inviati sulla Terra. Per quanto riguarda il campo di ricerca scientifica per poter utilizzare la struttura è necessario che siano presentate delle proposte, in base al progetto viene concesso l’utilizzo della struttura per un tempo limitato.
Passando alle funzioni che riguardano la superficie attiva dei 1008 pannelli dello specchio primario è molto efficace nello studio dei corpi celesti, mentre l’ampio intervallo di frequenze che è in grado di rilevare è molto utile nelle ricerche delle nubi molecolari. Altre attività di ricerca scientifica praticate con il SRT riguardano lo studio di sistemi stellari giunti a fine vita come le pulsar (ideali per lo studio della relatività generale), lo studio di maser e di oggetti dalla forte emissione radio (nuclei galattici attivi, radiogalassie, quasar, buchi neri), ma anche lo studio dei sistemi planetari di recente scoperta, alla ricerca di pianeti simili alla terra con una atmosfera.
Il Sardinia Radio Telescope può aiutare anche nella geodinamica, un settore importante dell’attività terrestre, in questo campo i radiotelescopi rilevare i movimenti delle zolle tettoniche. Nell’astronomia invece può essere utilizzato in attività di radarastronomia, come ad esempio prevedere la possibilità che un asteroide sia in rotta di collisione con la terra.
Come già detto in Italia il Radiotelescopio sardo non è solo ma sono presenti altre due antenne paraboliche molto importanti, quelle di Medicina (BO) e di Noto (SR).
L’installazione e la posizione del Sardinia Radio Telescope insieme agli altri due RadioTelescopi ha consentito la creazione in Italia di un triangolo immaginario che collega tutte e tre le strutture, una maglia di una rete a lunghissima base, denominata (I-VLBI), in sostanza le tecniche di interferometria consentono agli studiosi di radioastronomia di disporre di strumenti virtuali di dimensioni paragonabili alla distanza alla quale si trovano i radiotelescopi reali. Utilizzando questi strumenti per puntare lo stesso oggetto contemporaneamente, si ottiene una risoluzione tipica di strumenti che sarebbe impensabile costruire, tanto migliore quanto maggiore è la distanza tra le singole antenne. Nel caso della rete VLBI italiana, con i tre radiotelescopi di Medicina, Noto e San Basilio si ottiene un radiotelescopio virtuale a triangolo di dimensioni equivalenti a quelle dell’Italia.
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Grazie alle ricerche nel campo dell’esplorazione spaziale e grazie alla sua tecnologia, unita alla rete italiana, ha da sempre riscosso l’interesse dell’ESA (European Space Agency) e della NASA. A questo proposito il Radiotelescopio di San Basilio è stato inserito nella rete internazionale Deep Space Network proprio all’inizio di questo mese di Settembre.
Dal 1° Settembre infatti erano iniziate le operazioni di “tracking” della sonda NASA-ESA-ASI Cassini che il 15 Settembre ha compiuto l’ultimo atto della sua ventennale missione dedicata al sistema di Saturno, andando in contro alla distruzione contro l’atmosfera del pianeta. Il Sardinia Deep Space Antenna (SDSA) dell’Agenzia Spaziale Italiana (ASI) costituisce una nuovo progetto nell’uso del Sardinia Ratio Telescope per il supporto alle missioni interplanetarie, e nasce grazie ad accordi tra l’ASI e l’INAF ed a uno specifico accordo ASI – NASA, che ne assicura l’impiego per una molteplicità di missioni interplanetarie in collaborazione con il Jet Propulsion Laboratory (JPL).
Il suo debutto è legato proprio alla fase cruciale “The Grand Finale” della missione di Cassini nel sistema di Saturno. Il SDSA ha seguito gli ultimi giorni del lungo viaggio della sonda prima del suo tuffo finale sul pianeta.
La Sonda Cassini e i suoi 20 anni nello Spazio
Un piccolo paragrafo per ricordare la sonda e la sua missione.
La sonda Cassini–Huygens ha una storia ventennale e grazie ai suoi viaggi intorno al nostro sistema solare gli scienziati e studiosi di tutto il mondo hanno scoperto alcune novità fondamentali e anche dopo il suo impatto e la sua distruzione avrà tanto da dire.
Come già accennato la sonda NASA-ESA-ASI ha compiuto il suo ultimo tuffo su Saturno, schiantandosi contro l’atmosfera del pianeta. A dare la conferma è il presidente dell’Asi Roberto Battiston, in collegamento dal Jpl della Nasa, a Pasadena, con la sede di Roma dell’Agenzia Spaziale Italiana.
La scelta di far terminare l’importante missione con un impatto diretto su Saturno è stata resa necessaria, Barbara Negri, responsabile Asi per l’esplorazione dell’universo ha dichiarato che: la sonda, ormai nel suo ciclo finale, avrebbe potuto rischiare l’impatto con le lune di Saturno. La sonda avendo generatori a radioisotopi, quindi materiale altamente radiattivo, avrebbe potutto contaminare Titano e Encelado, Lune che che hanno mostrato di avere caratteristiche compatibili con la possibilità di sviluppo di vita di qualunque tipo, evitare di contaminare in maniera serie queste due lune, lasciava come unica scelta questa distruzione cruenta.”
La maggior parte delle scoperte sensazionali fatte nel corso di questa lunghissima missione sono state rese possibili grazie al contributo degli scienziati dell’INAF e alla strumentazione della sonda: quattro sono i membri del Team Scientifico che hanno prodotto circa il 20 per cento delle pubblicazioni scientifiche generate dai dati dello strumento, che si è dimostrato uno dei principali a bordo della sonda.
Cassini ha contribuito in maniera notevole a espandere la conoscenza del nostro Sistema
La Sonda Cassini in una riproduzione grafica computerizzata, sopra gli anelli di Saturno.
Solare, ha dichiarato Roberto Battiston, Presidente dell’Agenzia Spaziale Italiana. La sonda si è spenta definitivamente, l’atmosfera di Saturno non lascia scampo e non manderà più segnali ma gli scienziati ora devono analizzare tutti i dati raccolti in 20 anni. Ecco un resoconto delle azioni di Cassini:
- 7.9 miliardi di chilometri percorsi in totale
- 2.5 milioni di comandi eseguiti
- 294 orbite completate
- 635 GB di dati raccolti
- 27 nazioni coinvolte nella missione
- Quasi 4.000 articoli scientifici pubblicati a partire dai dati raccolti
- 6 lune di Saturno scoperte
- 162 flyby delle lune
- oltre 453.000 fotografie scattate
- 22 ‘tuffi’ tra gli anelli di Saturno
Numeri veramente da record per la sonda, la missione, la sonda, lander e esperimenti sono costati in tutto oltre 5 miliardi di euro di cui 4 miliardi investiti dalla Nasa e 1,5 miliardi dall’Europa e Italia.
Gli accordi stipulati tra ASI e INAF nell’ambito del Sardinia Deep Space Antenna e del Deep Space Network prevedono attività esclusive dell’Agenzia nel campo della ricerca scientifica e tecnologia, con infrastrutture, equipaggiamento e operazioni di comunicazione e tracking legate al deep space (spazio profondo) ed attività di comune interesse che riguardano settori come la Radio Scienza, il tracciamento degli Space Debris e lo Space Weather. Un’ampliata capacità quella del SDSA che sarà incrementata in fasi successive per dare al paese una piena Deep Space Ground Capability che permetterà all’Italia di essere sempre più coinvolta nelle missioni interplanetarie in corso e future.
Il primo passo è importante, le capacità di SDSA si sono viste in occasione della conclusione del programma Cassini. I test effettuati per seguire e controllare Cassini sono iniziati già il 22 agosto, quando la sonda è apparsa visibile alla radio antenna, grazie al contributo del JPL/Caltech che rientra nell’accordo di collaborazione tra NASA e ASI. SDSA si avvale anche di un equipaggiamento specifico fornito dall’Agenzia Spaziale Europea (ESA) e della collaborazione dell’European Space Operations Centre (ESOC).
Il Presidente dell’Agenzia Spaziale Italiana Roberto Battiston ha inaugurato la prima unità di ricerca esterna dell’ASI presso la sede INAF di Cagliari con le prime osservazioni dei segnali radio di Cassini raccolte da SRT e provenienti da un miliardo e 400 milioni chilometri di distanza. Con queste osservazioni il Radiotelescopio della Sardegna entra di fatto nella rete mondiale di radiotelescopi che scrutano lo spazio profondo per comunicare con i satelliti inviati sui pianeti del sistema solare. È un risultato esaltante, realizzato dopo un anno di intenso lavoro in collaborazione con NASA-JPL e con i colleghi dell’INAF, con cui ASI condivide l’uso dello straordinario telescopio SRT.
Questo è solo uno dei primi passi per un percorso lungo e ambizioso, per sperimentare soprattutto lunghi canali di comunicazione, non a caso serviranno proprio nelle missioni verso Marte che partiranno se tutto va bene dal 2020. In quell’anno non solo l’SRT ma anche tutti gli altri radiotelescopi del mondo saranno utilizzati per guidare il traffico satellitare intorno a Marte e scambiare dati e comandi: sulla base di questi primi risultati ci aspettiamo che ASI con SRT farà la sua parte nel Deep Space Network.
Il Presidente dell’Istituto Nazionale di Astrofisica, Nichi D’Amico plaude all’iniziativa: “L’insediamento dell’Unità ASI presso la nostra sede in Sardegna, frutto di una proficua collaborazione fra i due Enti. L’attenzione che la NASA pone alle performance del radiotelescopio SRT e dei nostri laboratori di sviluppo, aprono grandi prospettive”.
“In questi giorni ho visto le squadre INAF e ASI lavorare con grande affiatamento ed entusiasmo, con interessi scientifici e tecnologici e competenze complementari e di altro profilo, che certamente contribuiranno a capitalizzare le caratteristiche interdisciplinari di questo grandioso impianto che l’Isola ospita con grande attenzione”.
“Sono inoltre fiero di vedere il coinvolgimento di giovani che si sono formati i
n Sardegna, presso l’Ateneo e poi presso i laboratori dell’INAF, questo indubbiamente indica l’eccellenza accademica e scientifica che esiste in Sardegna”.
“La Sardegna con il Radiotelescopio di San Basilio rafforza oggi il suo ruolo nella rete mondiale dell’aerospazio grazie a uno straordinario lavoro in collaborazione con Nasa, Asi e Inaf. Ne siamo molto orgogliosi”, dice il Vicepresidente della Regione e assessore alla Programmazione Raffaele Paci, “e siamo da sempre convinti che in questo settore la nostra regione con le sue competenze diffuse possa colloc
arsi in una posizione di vera e propria eccellenza. La Giunta ci crede molto e stiamo lavorando per creare una piattaforma di valenza internazionale, coinvolgendo imprese, Università e Centri pubblici di ricerca. Come Regione siamo pronti a dare tutto il supporto necessario anche per favorire accordi nazionali e internazionali che rafforzino ulteriormente la posizione e il ruolo della Sardegna”, conclude Paci.
“Il centro di controllo e gli equipaggiamenti del SDSA installati in antenna offrono grandi potenzialità – dice il capo programma Salvatore Viviano dell’ASI – che utilizzeremo, nella tempistica di impiego esclusivo dell’antenna da parte dell’ASI, per fornire servizi di telecomunicazione, tracking e radioscienza per le missioni interplanetarie.
Visite al RadioTelescopio di San Basilio
Le visite al sito e al RadioTelescopio sono totalmente pubbliche e gratuite, devono essere però prenotate per tempo, nel link che ho postato qua sotto potete trovare tutte le informazioni sulle visite, il calendario, i contatti e il form per le prenotazioni online.
Quest’anno si parte dal 22 Settembre, la mattina solitamente è riservata alle scolaresche. Buona visita!
Visite Guidate al SRT – Osservatorio Astronomico di Cagliari
Conclusioni
Il Sardinia Radio Telescope è certamente una ottima opportunità per l’interà Sardegna, tanta tecnologia, tante possibilità di sviluppo sia nella ricerca scientifica e tecnologica ma anche nel mondo del lavoro. La prima volta che lo visitai nel 2014 capì subito l’importanza della struttura e del sito, può sembrare strano a molti ma è molto importante per la Sardegna ospitare il RadioTelescopio più grande d’Europa. Se il sito di San Basilio continuerà ad avere il successo che sta avendo, grazie anche al lavoro, il supporto e gli speciali studi dell’INAF, ma anche delle altre agenzie spaziali, sono sicuro che insieme al polo astronomico di Cagliari, avrà un ruolo fondamentale nella ricerca, conoscenza ed esplorazione futura del Nostro Sistema Solare e dell’Universo.
Fonti:
- INAF – Istituto Nazionale di Astrofisica (www.inaf.it)
- ASI – Agenzia Spaziale Italiana (www.asi.it)
- SRT – Sardinia Ratio Telescope (www.srt.inaf.it)
- ESA – European Space Agency (www.esa.int)
- NASA – National Aeronautics and Space Administration (www.nasa.gov)
- Osservatorio Astronomico di Cagliari (www.oa-cagliari.inaf.it)
- Regione Sardegna (www.regione.sardegna.it)
- Comune di San Basilio (www.comune.sanbasilio.ca.it)
Foto, immagini e video di proprietà dei rispettivi proprietari, usati solo a scopo informativo.
