Laboratorio di Radio Scienza ed Esplorazione Planetaria

Laboratorio Radio Scienza

Attività di Ricerca

Il laboratorio collabora con diversi enti spaziali quali NASA/JPL, ESA e ASI su diverse missioni interplanetarie:

Missione Cassini-Huygens (NASA/ESA/ASI): A partire dal 2001, il gruppo di ricerca del laboratorio partecipa all’analisi dei dati Doppler della sonda Cassini per condurre esperimenti di relatività generale e studio gravimetrico del sistema saturniano (Saturno e i suoi principali satelliti rocciosi, tra cui Titano). Il team ha condotto un’importante analisi sull’influenza degli errori numerici dei software di determinazione orbitale sulle stime ricavate dai dati.

Missione Pioneer (NASA): Il gruppo è impegnato nello studio della cosiddetta “Pioneer Anomaly”, un’accelerazione anomala della sonda che causa un allontanamento troppo veloce dal Sole rispetto a quanto predetto dalla fisica Attuale. I risultati del team suggeriscono che l’anomalia sia generata dall’anisotropia nell’emissione termica della sonda stessa e non da fenomeni fisici ancora sconosciuti.

Missione BebiColombo (ESA) - MORE (Mercury Orbiter Radioscience Experiment): L’ambiziosa missione europea BepiColombo orbiterà intorno a Mercurio e l’esperimento di radio scienza MORE fornirà dati range con precisioni inferiori ai 20 cm. Il gruppo di Forlì in collaborazione con ASI e altre università partner sta sviluppando il software di calibrazione dei dati radiometrici perla rimozione dei rumori generati dal plasma solare e l’atmosfera terrestre. Inoltre, il laboratorio è coinvolto nell’esperimento volto alla determinazione dello stato rotazionale di Mercurio basato su rilevamenti fotografici della superficie, di cui si sta studiando un metodo di ottimizzazione della scelta dei siti da fotografare (tramite algoritmi genetici) al fine di massimizzare il contenuto informativo delle immagini. Infine, il gruppo è responsabile della definizione dello standard di scambio dati tra diverse agenzie e lo sviluppo di routine di lettura/scrittura dei file.

Missione Juno (NASA): la sonda NASA/ASI Juno è attualmente in fase di crociera alla volta di Giove. Il team di Forlì fornirà supporto all’esperimento di gravimetria tramite la routine di calibrazione dei dati per la rimozione dei rumori di plasma e atmosferici ed effettuando processing di determinazione orbitale dello spacecraft.

Missione JUICE (ESA): La nuova missione (prima conosciuta come LAPLACE e EJSM, ora JUICE: JUpiter Icy moon Explorer) selezionata da ESA per lo studio del sistema Gioviano sarà lanciata nel 2022. Il team di Forlì dal 2008 è parte del team di definizione dei requisiti degli esperimenti di radio scienza di bordo (Joint Science Definition Team).

Navigazione di Sonde Interplanetarie – Correlatore S/W ESA ΔDOR: Il gruppo di radio scienza è stato coinvolto, come subcontractor del dipartimento DIAA dell’Università di Roma "la Sapienza", nella scrittura di un S/W per conto dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA) per la correlazione di segnali radio da sonde e radiosorgenti naturali acquisiti simultaneamente da due stazioni di terra separate, per la determinazione della posizione angolare di una sonda in volo nel sistema solare. Il S/W suddetto è stato successivamente validato e utilizzato con successo dal team di Flight Dynamics di ESA-ESOC per la manovra di immissione in orbita attorno a Venere della sonda Venus Express nel 2005.

Navigazione di sonde interplanetarie – Stima del ritardo di fase troposferico tramite misure GNSS e radiometri a microonde: il team sta sviluppando un software che, tramite un processamento dei dati di una rete mondiale di ricevitori GNSS geodetici (IGS) e di un ricevitore “rover” posizionato in un particolare sito, è in grado di stimare il ritardo di fase generato dal vapore acqueo contenuto nella troposfera che agisce sui segnali interplanetari. In questo modo l’effetto del ritardo di fase può essere rimosso dai dati radiometrici, andando così ad incrementare l’accuratezza del posizionamento delle sonde nello spazio. La stessa grandezza fisica viene anche misurata da appositi strumenti denominati radiometri a microonde: il gruppo di Forlì ha partecipato ad uno studio per la definizione di un radiometro di nuova generazione capace di misurare il ritardo di fase con accuratezza e stabilità temporale elevate.

Attività Didattica

Il laboratorio fornisce supporto alla didattica nei corsi di FONDAMENTI DI MECCANICA ORBITALE della Laurea in Ingegneria Aerospaziale e dei corsi di SPACECRAFT ORBITAL DYNAMICS AND CONTROL e SPACECRAFT ATTITUDE DYNAMICS AND CONTROL della Laurea Magistrale Internazionale in Aerospace Engineering.
Sono disponibili inoltre attività di tirocinio e tesi di laurea (sia triennali che magistrali) per gli studenti di Ingegneria Aerospaziale.

Risorse

Nel laboratorio sono disponibili una serie attrezzature di calcolo :

• DELL PowerEdge R710 Workstation
Dual Intel Xeon X5680 (3.33GHz, 6 cores, 12 threads, 12MB cache)
Ram 64GB DDR3 1333MHz ECC (8x8Gb DIMM)
HDD 2x2Tb 3.5” 10k rpm SAS, hot-swappable, RAID-1
HDD 600Gb 3.5” 15k rpm, SAS, hot-swappable, RAID-1
Slim dvd-drive
4x Gigabit Ethernet NIC
Scheda video Matrox G200

• Hewlett Packard XW6200 Workstation
Dual Intel Xeon 3.06GHz Xeon Processors
1,5 GB DDR266 PC2100 ECC
500GB (7,200rpm) SATA II Hard Drive
16X/48X DVD ROM Drive
nVIDIA Quadro NVS 200 AGP
19" LCD Monitor Samsung

E le seguenti attrezzature:

• Ricevitore GPS
Ashtech uZ- CGRS 1
12 Canali paralleli doppia frequenza con Z-Tracking
Due porte seriali RS-232 bidirezionali espandibili a 4
Memoria interna da 128 Mbyte
Antenna L1/L2 Choke Ring con elemento di ricezione Dorne&Margolin C146-10.
LNA da 38dB di guadagno, prefiltrato +/- 15MHz sulle frequenze centrali L1/L2.
Duomo emisferico di protezione per antenna ChokeRing.