L’IAPS (Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali) è un Istituto dell’INAF (Istituto Nazionale di Astrofisica) con sede nell’Area di Ricerca di Roma Tor Vergata.Con un organico di circa 200 persone, l’IAPS può essere considerato tra le strutture di punta della ricerca scientifica spaziale italiana grazie ad una intensa collaborazione con l'Agenzia Spaziale Italiana (ASI), con tutte le maggiori Agenzie Spaziali Internazionali (NASA, ESA, JAXA etc) e con gli altri enti di ricerca del settore, nazionali e internazionali. Le principali attività scientifiche dell'IAPS includono, oltre alla progettazione e attuazione di missioni spaziali nel campo dell’astrofisica relativistica e di esplorazione del sistema solare, anche ricerche teoriche, sperimentali, sviluppo di strumentazione e di tecnologie avanzate e ricerche basate su osservazioni astronomiche con i più moderni telescopi terrestri. Gli obiettivi scientifici alla base delle ricerche condotte in Istituto vanno da quello ambizioso della comprensione della struttura dell’Universo, dalla sua nascita alla sua evoluzione, grazie allo studio di oggetti celesti nelle varie bande dello spettro elettromagnetico, fino alla verifica della Relatività e della legge della Gravitazione Universale che governa il moto di tutti i corpi. Molta attenzione viene inoltre rivolta allo studio del nostro Sistema Solare in tutti i suoi aspetti, dalla formazione stellare e dei dischi protoplanetari alla formazione ed evoluzione dei pianeti, alle relazioni tra il nostro pianeta e la stella Sole. L’IAPS nasce a Gennaio 2012 dall’accorpamento di due Istituti storici dell’Area romana: l'IASF (Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica Cosmica) e l'IFSI (Istituto di Fisica dello Spazio Interplanetario). I due Istituti vengono fondati alla fine degli anni ‘60 nell'Area di Frascati da esponenti del mondo della scienza come Livio Gratton, Edoardo Amaldi e Bruno Rossi. Vengono successivamente accorpati al CNR, trasferendosi nell'anno 1998 presso la nuova Area di Ricerca di Tor Vergata in Roma e confluendo infine nel 2005 nell’INAF. Per maggiori Informaizoni: http://www.iaps.inaf.it Laboratori operativi dello IAPS Lo IAPS disponde di un gran numero di strumentaizoni e laboratori costruiti grazie alle attività spaziali. Tali laboratori possono contribuire a creare “facilities” nazionali, officine, camere pulite e laboratori di elettronica ove costruire, provare e calibrare strumenti. È questo un patrimonio abbastanza unico nell’INAF da preservare e valorizzare. Questo anche grazie alla presenza (da preservare) di ricercatori e tecnici esperti nella definizione, messa a punto e calibrazione di strumenti qualificati per il volo nello spazio. Laboratorio per la gestione di missioni spaziali in volo (INTEGRAL) Sviluppato nell’ambito del programma ESA INTEGRAL, questa facility dello IAPS è composta da una “Camera Bianca” (di classe 100.000) in cui viene mantenuto in condizioni ambientali controllate il modello del telescopio a raggi gamma IBIS e tutta la strumentazione che simula le apparecchiature di bordo del satellite. Nella stessa facility esiste una Control room per il controllo in tempo quasi reale dello stato degli strumenti di bordo del satellite e un centro di calcolo dove vengono registrati, ed in parte analizzati, tutti i dati trasmessi. A sinistra, l’ingresso tramite “air‐lock” della camera depolverizzata certificata da ESA. A destra il sistema a microscopio collegato a visore LCD per il controllo di qualita’ delle parti da volo, all’interno della camera depolverizzata. Laboratorio per misure ottiche su strumenti da volo Sviluppato nell’ambito dei progetti delle missioni di planetologia dello IAPS, esiste nell’istituto un laboratorio di calibrazione ottica. Il laboratorio è dotato di una camera pulita (di classe 5000) con sistema di condizionamento termico e di controllo dell’umidità. Nella camera trovano posto due banchi ottici, uno in acciaio ed uno in granito, per la caratterizzazione di sottosistemi e strumenti da volo per missioni spaziali. Attualmente la camera è usata per la caratterizzazione dello strumento spare di VIMS‐V, il cui gemello sta volando verso Saturno sulla missione ESA‐NASA Cassini. In altri locali della facility trovano spazio varie strumentazioni come un banco ottico di supporto per calibrazione ottica con monocromatore nel range tra 200nm e 8000nm e varie sorgenti di calibrazione assoluta e relativa. La facility, in ultimazione, permetterà la calibrazione in remoto di spettrometri ad immagini con varie sorgenti, per calibrazione radiometrica, flat field, registrazione spettrale e misura di profilo spettrale. E’ a disposizione inoltre uno spettrometro da 350nm a 2500nm che può essere utilizzato anche come spettrometro da campo. A sinistra, il banco ottico. A destra l’ingresso della camera pulita Sistemi di termo vuoto‐criogenico e di criogenia per micro‐calorimetri per raggi X Il laboratorio di criogenia per microcalorimetri dello IAPS e’ dotato di un sistema criogenico che non richiede l’impiego di liquidi criogenici per il raggiungimento di temperature dell’ordine di 30 mK. Tale refrigeratore è concettualmente simile ai criostati che verranno utilizzati in un prossimo futuro in missioni spaziali. Il refrigeratore sara’ impiegato prevalentemente per caratterizzare campioni di rivelatori per raggi X soffici dell’ultima generazione i cui prototipi saranno realizzati dall’INFN‐Universita’ di Genova. Oltre all’attrezzatura necessaria per il funzionamento del criostato (materiale criogenico vario, pompe da vuoto turbo+rotativa, etc.), il laboratorio e’ in parte gia’ fornito della strumentazione elettronica necessaria per le attività di calibrazione. Parallelamente, in collaborazione con l’IFN‐CNR e l’AAS‐Laben, si effettueranno test e sviluppi di sistemi elettronici di preamplificazione in grado di funzionare a basse temperature (4 K). A sinistra il dewar con il sistema criogenico della Vericold e i rivelatori microcalorimetrici da caratterizzare nella banda dei raggi X. A destra iIl sistema di Termovuoto criogenico. La finestra è di materiale speciale capace di trasmettere luce dal visibile fino a 6um in modo da permettere l’accesso dall’esterno di sorgenti di calibrazione o di verifica. Esiste inoltre presso lo IAPS un sistema di termovuoto criogenico completo a due stadi con pompa rotativa e pompa turbo‐molecolare per vuoto fino a 10^‐7 mbar e temperature fino a 90K. La camera e’ completamente automatizzata per il sistema da vuoto e criogenico ed è controllata da un computer basato su software Labview. E’ presente anche uno spettrometro di massa di tipo Faraday‐Channeltron per rilevare outgassing interno. Laboratorio di fisica del plasma e camera al plasma La facility consiste in una grande camera da vuoto (un cilindro di 4.5 m di lunghezza e di 1.7 m di diametro) all’interno della quale una sorgente di plasma di tipo Kaufman riproduce un fascio di plasma con caratteristiche di densità e temperatura elettronica prossime ai valori incontrati nella ionosfera alle quote dello strato F. Il fascio di plasma (ioni A+ ed elettroni e‐) è accelerato all’interno della camera con una velocità d’insieme che riproduce il moto relativo tra un satellite in orbita ed il plasma ionosferico così da riprodurre le condizioni di rarefazione e compressione che si hanno lungo la direzione del moto e nella scia. La camera a plasma IAPS da due diverse angolazioni Il plasma riprodotto nella camera è monitorato durante gli esperimenti con sonde di Langmuir (LP) ed Analizzatori a Potenziale Ritardante (RPA) consentendo il monitoraggio dei parametri del plasma nell’intorno del dispositivo collocato per i test all’interno della camera. Inoltre, un opportuno s/w determina le caratteristiche del plasma durante lo svolgimento dei test. Un ulteriore elemento che caratterizza la facility è la presenza di un grande sistema di bobine capace di controllare il campo magnetico all’interno della camera. Le componenti del campo magnetico possono essere variate indipendentemente lungo le direzioni parallela e ortogonale al fascio di plasma, in modo da poter riprodurre le condizioni di assetto di satelliti sia in orbite equatoriali che polari. L’intensità del campo può essere variata tipicamente tra 0 e 10 T. Laboratorio di gravitazione sperimentale con camera a caduta Il Laboratorio di Gravitazione Sperimentale si occupa dello studio del campo gravitazionale attraverso la simulazione, progettazione e sviluppo di accelerometri per la misura del campo gravitazionale (gravimetri) e delle sue variazioni (gradiometri), caratterizzati da sensibilità estremamente elevate e impiegati per uso spaziale (oltrechè a terra). La interdisciplinarità di questo ambito di ricerca ha permesso nel tempo di acquisire know‐how e di dotarsi di una serie di strumentazioni e facility in diversi settori: elettronica di bassa frequenza, meccanica di precisione, metrologia, termologia, criogenia. Il laboratorio è dotato di personal computer/workstation dedicati allo svolgimento di attività di simulazione meccanica, elettronica, termic. Alla componente teorico/simulativa si aggiunge una forte componente sperimentale essendo il laboratorio dotato di strumentazione elettronica (oscilloscopi, analizzatori di spettro, lock‐in, generatori di funzioni, banchi per saldatura, etc.), termica (sensori di temperatura, camere termostatate), meccanica (CNC a controllo numerico, tornio, trapano da banco), metrologica (banchi ottici, laser a triangolazione, slitte lineari e tavole rotatorie ad elevata prestazione), per le basse temperature (criogenia), pneumatica (vuoto). Una camera coibentata e acusticamente isolata permette di disporre di un ambiente con ridotto rumore ambientale (in particolare sismico) e con attenuazioni termiche passive rispetto alle temperature esterne maggiori di un fattore 100. Piccole camere termostatate utilizzate per i test permettono di ottenere un ulteriore fattore 1000 di attenuazione termica, per le variazioni presenti al suo interno, permettendo così una attenuazione complessiva di un fattore dell’ordine di 105 rispetto alle variazioni esterne di temperatura. Diverse camere da vuoto e sensori di pressione, permettono di condurre esperimenti in condizioni di vuoto spinto (fino a 10‐7 mbar). In aggiunta negli anni è stata sviluppata una facility per la criogenia in grado di raffreddare apparati sperimentali sino a 3 K. Il laboratorio possiede inoltre una torre di caduta di 1.5 m di diametro per 10 m di altezza. Tale struttura è utilizzata per eseguire test preliminari di caduta libera di sensori gravitazionali, preparatori a quelli da eseguire in strutture più performanti. A sinistra l laboratorio di meccanica di precisione dello IAPS. A destra la camera a caduta del laboratorio di gravitazione sperimentale Laboratorio di lavorazioni meccaniche Lo IAPS dispone di una moderna officina meccanica, recentemente potenziata grazie all’acquisizione di una fresa numerica innovativa. Strumentazione storica di satelliti e stazione per OLIMPO Presso lo IAPS esistono otto containers adibiti allo stoccaggio di parti di satelliti, palloni e strumentazione storica varia. Uno dei container, abitabile, e’ la stazione mobile di ricezione dati utilizzata per le campagne di volo a Trapani, Brasile e Australia e che sara’ utilizzato per il lancio di OLIMPO dalle Svalbald (Artico). A sinistra la “grande sala sperimentale”, utilizzata per la costruzione, integrazione e test di esperimenti da pallone ospita da circa un anno l’esperimento OLIMPO (destra) , dell’Universita’ della Sapienza, in vista del lancio dall’Artide (Responsabili P. De Bernardis e S. Masi). A destra alcuni dei container