INAF in SKA

La partecipazione dell’Istituto Nazionale di Astrofisica nel progetto SKA

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Tradizione italiana nella radioastronomia
L’Italia, tramite l’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), è una delle prime nazioni che ha preso parte al progetto per la costruzione dello Square Kilometre Array ed è uno dei Paesi che ha aderito alla fondazione della Ska Organisation. L’Italia ha una lunga tradizione nel campo della radioastronomia e vanta una ricca collezione di antenne all’interno dei confini nazionali: il radiotelescopio “Croce del Nord” di Medicina (Bologna); i radiotelescopi “V.L.B.I.” di Noto (Siracusa) e di Medicina; il radiotelescopio “S.R.T – Sardinia Radio Telescope” di San Basilio (Cagliari).
L’Italia, sotto la guida dell’Istituto Nazionale di Astrofisica, contribuirà a rispondere ai 5 quesiti scientifici fondamentali del progetto SKA: evoluzione delle galassie, cosmologia e energia oscura, test su forti campi gravitazionali utilizzando pulsar e buchi neri, l’origine e l’evoluzione del magnetismo cosmico, lo studio dell’alba galattica, l’origine della vita.
L’INAF è, inoltre, uno dei pochi enti al mondo che possiede al suo interno le risorse intellettuali e strumentali per osservare l’Universo a tutte le lunghezze d’onda, da terra e dallo spazio, coprendo l’intero dello spettro elettromagnetico (dai raggi gamma alle onde radio). E proprio grazie alla leadership dell’INAF, tutta la comunità scientifica italiana godrà negli anni a venire di un coinvolgimento trasversale nel progetto SKA.

Il coinvolgimento tecnologico
SKA rappresenta un progetto di frontiera anche dal punto di vista dell’innovazione tecnologica. Solo per fare un esempio, nella prima fase di sviluppo trasmetterà ogni secondo, al computer di elaborazione centrale, l’equivalente di 3 TB di dati: big data e high performance computing all’ennesima potenza, dunque.
L’intero programma di sviluppo del progetto SKA prevede 12 asset tecnologici principali e l’Istituto Nazionale di Astrofisica, per l’Italia, è attore di rilievo in 5 di questi, con significative ricadute per il tessuto industriale più all’avanguardia del Paese. L’INAF, in particolare, si occupa della progettazione e costruzione delle antenne a parabola a media frequenza in Sudafrica e anche della progettazione e costruzione delle antenne a bassa frequenza in Australia. L’INAF è coinvolto anche nel team di Central Signal Processor e nello sviluppo del software di Telescope Manager. L’Italia fa parte anche del programma di sviluppo di strumentazione avanzata sui PAF.

Altri coinvolgimenti nazionali
La Società Aerospaziale Mediterranea (Sam) ha lavorato alla progettazione e produzione del feed indexer, un componente elettromeccanico che sosterrà i vari ricevitori e li sposterà per allinearli con l’ottica della parabola quando richiesto dagli scienziati, a seconda delle osservazioni. La SAM è uno dei membri del Consorzio DISH, che si occupa di tutte le attività di design e verification della struttura delle antenne a riflettore, delle ottiche, dei ricevitori e di tutti i sistemi di supporto sia per SKA-Mid che per SKA-Survey. Nello stesso consorzio è coinvolto anche l’European Industrial Engineering (Eie) Group, leader internazionale nella realizzazione di telescopi: l’azienda è coinvolta nei pacchetti di lavoro Dish management and Dish structure design, Local Monitor and Control.
Tantissime altre realtà industriali italiane hanno collaborato fornendo supporto alla produzione per i diversi gruppi di lavoro INAF.

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Le date da ricordare
La storia di SKA ha inizio nel 1991, ma il gruppo internazionale di lavoro è stato fondato solo due anni dopo, nel 1993. La firma del primo Memorandum of Agreement risale al 2000, quando entra in gioco anche l’Italia. Il lavoro di ideazione del progetto è stato portato avanti fino al 2006, quando è stata stilata la lista dei potenziali siti dove posizionare le antenne e i radiotelescopi. All’inizio del 2008 ha avuto inizio la fase PrepSKA.
Durante il meeting a Roma (proprio presso Villa Mellini in Roma, sede centrale dell’INAF) il 30 marzo 2011 è stata sottoscritta la lettera d’intenti che ha portato poi alla fondazione della SKA Organisation, il 23 novembre 2011. In quella occasione l’Italia e l’INAF hanno dimostrato il ruolo di leadership che fin dai primi momenti ha animato la partecipazione a SKA.
Nel 2012 sono stati scelti i siti per la costruzione del radiotelescopio e per tutto il 2013 sono state valutate le richieste e le proposte dei diversi paesi e sono stati valutati i costi. Il 23 dicembre 2014 è arrivata l’approvazione da parte del Parlamento Italiano di un’apposita linea nel Bilancio dello Stato per finanziare la partecipazione dell’Italia nello Square Kilometre Array.
La Fase 1 della costruzione è partita nel 2018 e si concluderà nel 2023, fornendo un array operativo di telescopi in grado di effettuare le prime ricerche scientifiche in frequenze basse e medie. Questa fase, SKA1, prevede il posizionamento del 10% degli array, il che include due strumenti: le parabole in Africa e le antenne a bassa frequenza in Australia. Poi seguirà la fase SKA2 e il posizionamento dei dish ad alta frequenza che potranno quindi arrivare fino a 20 gigahertz. Durante la fase 2 gli strumenti esistenti verranno migliorati e implementati con un numero elevato di antenne. In questa fase tutti i radiotelescopi potranno iniziare a fare ricerca e a produrre risultati di rilevanza scientifica.

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Verso lo SKA Observatory: cos’è la Convenzione IGO?
Dopo oltre tre anni e quattro cicli di negoziati a Roma, le nazioni che partecipano al progetto SKA hanno firmato il trattato internazionale per la creazione dell’Osservatorio SKA, un’organizzazione di diritto internazionale che dovrà gestire la costruzione e l’operatività del progetto SKA, nonché la seconda organizzazione intergovernativa al mondo dedicata all’astronomia nel mondo (dopo l’ESO). Il testo del trattato internazionale (Convenzione) è stato concordato da tutte le parti e viene firmato inizialmente da 7 nazioni (Australia, Italia, Olanda, Portogallo, Regno Unito, Cina e Sudafrica). L’India e la Svezia, che hanno anche preso parte ai negoziati multilaterali, avranno un anno per firmare il trattato. Insieme, questi nove paesi formeranno i membri fondatori della nuova organizzazione, che entrerà in vigore quando almeno cinque paesi, compresi i tre paesi host (Australia, Sudafrica e Regno Unito), avranno ratificato il trattato attraverso le rispettive legislature.

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