A una trentina di chilometri da Cagliari, in località Pranu Sanguni nel comune di San Basilio, si sta completando un grandioso impianto scientifico denominato SRT (Sardinia Radio Telescope). Si tratta di un radiotelescopio del diametro di 64 metri, di concezione avanzata, progettato per applicazioni di radioastronomia, geodinamica e scienze spaziali. Il progetto, condotto dall’INAF (Istituto Nazionale di Astrofisica) nasce da un finanziamento del MIUR, dell’Agenzia Spaziale Italiana (ASI) e della Regione Autonoma della Sardegna, per un valore totale dell’ordine di 60 milioni di Euro.
«Questo impianto si configura come un asset strategico per il Paese – spiega l’astrofisico Nicolò D’Amico, direttore di SRT – essendo predisposto per offrire anche servizi di eccellenza in settori come il SSA (Space Situational Awarness), la mappatura delle orbite degli asteroidi a rischio di collisione, la raccolta di dati sonde interplanetarie. Lo sviluppo dei dispositivi accessori (ricevitori, sistemi di acquisizione dati ecc…) in questi impianti avviene negli anni ed è in continua evoluzione, creando uno stimolante contesto di Ricerca & Sviluppo nelle tecnologie di riferimento (microonde, elettronica digitale, telecomunicazioni, ICT ecc…)».
D’Amico sottolinea come la Regione Sardegna abbia individuato in questa tematica una delle linee di ricerca strategiche per il proprio sviluppo. «E, per meglio capitalizzare questa opportunità, ha finanziato la realizzazione di una nuova sede cittadina dell’INAF (circa 10 milioni di Euro), nelle vicinanze della Cittadella Universitaria di Cagliari». Si tratta di una sede ampia, dotata di spazi per laboratori e officine che opereranno nell’ambito dello sviluppo della strumentazione accessoria di SRT e che saranno aperti a studenti e dottorandi e alle PMI.
Ora i confini di queste iniziative si allargano. Nell’ambito dell’Accordo di Collaborazione in materia di Ricerca Scientifica e Innovazione Tecnologica, siglato nel dicembre 2010 tra Regione Autonoma della Sardegna e Regione Lombardia, è nato un nuovo progetto per lo sviluppo di tecnologie avanzate nelle frequenze radio e nelle microonde. Il progetto prevede la realizzazione di nuove facility per microonde presso l’Università di Milano e la sede di Cagliari dell’INAF, aperte alla collaborazione e alla sinergia con le piccole e medie imprese ad alto contenuto tecnologico presenti sul territorio della Sardegna e della Lombardia, con lo scopo di realizzare esempi virtuosi di effettiva sinergia tra ricerca fondamentale e innovazione con ricadute di mercato e socialmente utili.
Il gemellaggio con l’Università di Milano riguarda in particolare il gruppo impegnato nel Progetto Planck, che ha sviluppato competenze di avanguardia nel settore delle microonde. «Da oltre vent’anni il gruppo di Cosmologia del Dipartimento di Fisica dell’Università di Milano e IASF/INAF-Milano gioca un ruolo di primo piano nella missione del satellite Planck dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA), lanciato con successo tre anni fa con lo scopo di sondare l’universo primordiale, utilizzando tecnologie simili a quelle di SRT» osserva Marco Bersanelli, ordinario di Astronomia e Astrofisica all’Università degli studi di Milano.
La missione spaziale Planck, fra le più sofisticate mai realizzate al mondo, ha una forte componente italiana, con la leadership di uno dei due strumenti e un contributo attraverso l’ASI di circa 30 milioni di Euro. «La progettazione e lo sviluppo degli strumenti di precisione di Planck ha permesso di sviluppare presso l’Università di Milano tecnologie e competenze di frontiera a livello internazionale nel settore delle microonde e ha coinvolto anche l’industria spaziale dell’area milanese nella fase di integrazione e calibrazione a terra»
Ma cosa significa che Planck utilizza tecnologie simili a quelle di SRT? «Sia Planck che SRT – spiega Bersanelli – sfruttano il grande progresso tecnologico che si è verificato da vent’anni a questa parte nei dispositivi che registrano segnali luminosi a lunghezze d’onda che vanno dai centimetri ai millimetri. I fotoni in questo regime hanno energie bassissime, e per poterli registrare occorre amplificare il segnale decine di milioni di volte. Gli amplificatori però, a loro volta, introducono un rumore aggiuntivo che può disturbare la misura. Le nuove tecnologie HEMT (High Electron Mobility Transistor) al fosfuro di indio consentono di ottenere livelli di rumore bassissimi, specie se vengono raffreddati a temperature criogeniche (tipicamente 250 gradi sotto zero), come avviene sia per Planck-LFI che per SRT».
Dal punto di vista delle ricerche astrofisiche la collaborazione è ampiamente giustificata dal fatto che i due progetti sono del tutto complementari, come spiega ancora D’Amico: «Planck ha effettuato osservazioni su larga scala, facendo in sostanza una mappatura generale del cielo a microonde; a questo punto SRT può soffermarsi ad indagare su alcune sorgenti peculiari che emergono proprio nella mappa di Planck». Quali saranno allora, nello specifico, le ricerche di SRT collegate a Planck? «Ritengo che SRT possa certamente evidenziare fenomeni di variabilità temporale, potendo appunto soffermarsi a lungo su ogni particolare sorgente. In sostanza, Planck ha fatto una “foto a microonde” di tutto il cielo: adesso si individuano in questa foto le sorgenti peculiari e si punta su di loro il radiotelescopio per periodi prolungati».
Uno dei primi risultati del progetto di collaborazione, sarà la realizzazione a Milano, presso il Dipartimento di Fisica dell’Università degli Studi, di una camera anecoica da 5 – 140 GHz; Bersanelli ne illustra così gli scopi e i possibili utilizzi. «Questa scelta è legata a un altro aspetto critico nella performance dei nostri strumenti. La radiazione infatti, prima di arrivare all’amplificatore, deve essere catturata da una o più antenne (in futuro, grazie alle tecnologie che stiamo sviluppando all’università di Milano contiamo di costruire array di centinaia o migliaia di antenne). Queste trasferiscono il segnale dalla propagazione libera nello spazio (che nel nostro caso ha viaggiato per 14 miliardi di anni) alla propagazione guidata, cioè controllata con precisione all’interno del ricevitore. È quindi fondamentale che le antenne abbiano una risposta angolare estremamente controllata, cioè dobbiamo conoscere con precisione il modo in cui l’antenna “percepisce” la radiazione a seconda della direzione da cui proviene. Una camera anecoica consente di fare questo, simulando in un certo senso le condizioni dell’universo lontano, privo di disturbi locali».
Oltre ad essere di grande importanza per l’astrofisica, la nuova camera anecoica rappresenta una possibilità di collaborazione con aziende high-tech nel territorio. «Il nostro intento infatti è quello di scoprire sinergie reali con i diversi settori del mondo produttivo che utilizzano tecnologie nelle microonde: dall’industria aerospaziale alle applicazioni biomediche, dalle telecomunicazioni al monitoraggio ambientale e così via. In un momento di difficoltà come quello che stiamo vivendo, verificare come una ricerca fondamentale e affascinante come la cosmologia possa trovare applicazioni socialmente utili è una sfida culturale che ci affascina ancora di più».
(a cura di Mario Gargantini)