Gli obiettivi e i Working Packages del programma NG-CROCE:

• ristrutturazione e la messa in operatività del ramo Est-Ovest della Croce del Nord sia per obiettivi scientifici che per la partecipazione alla rete europea di monitoraggio dei detriti spaziali;
• installazione sulla parabola di Noto di un nuovo ricevitore in banda P e un nuovo strumento di back-end;
• costruzione di un’antenna trasmittente per il monitoraggio dei detriti spaziali su un sedime militare alla stessa longitudine della Croce del Nord;
• implentazione di due impianti fotovoltaici da 250 kW e 75 kW rispettivamente nelle stazioni radioastronomiche di Medicina e di Noto, per il sostentamento energetico delle stesse. In questo modo sarà possibile ridurre i consumi energetici, produrre energie sostenibili ed eliminare i sistemi di riscaldamento a combustibili fossili;
• partecipazione alla costruzione del radiotelescopio CHORD.

Per raggiungere gli obiettivi descritti finora, le attività sono divise in sei Working Package (WP):

• WP1 – Management;
• WP 2 – Upgrade della Croce del Nord;
• WP 3 – Antenna trasmittente;
• WP 4 – Upgrade del radiotelescopio di Noto;
• WP 5 – Tools;
• WP 6 – FRB enabling.

La Croce del Nord e la stazione radioastronomica di Medicina

Il radiotelescopio “Croce del Nord”, di proprietà dell’Università di Bologna e gestito dall’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), è uno dei più grandi radiotelescopi di transito al mondo. Inaugurato nel 1964, si trova a Medicina, in provincia di Bologna.

Lo strumento è costituito da due serie di antenne, una posta in direzione Est-Ovest (E-O), l’altra in direzione Nord-Sud (N-S), che ricevono le onde radio centrate alla frequenza di 408 MHz, corrispondente ad una lunghezza d’onda di 73.5 cm, con una banda di circa 16 MHz. Attualmente solo il ramo N-S è operativo.

Accanto alla Croce del Nord, nel 1984 è stata costruita un’antenna parabolica da 32 metri di diametro, che insieme alla Croce costituiscono la stazione radioastronomica di Medicina.

La stazione radioastronomica di Noto

La Stazione Radioastronomica di Noto (SR) è una stazione osservativa gestita da INAF che ospita un radiotelescopio di 32 metri di diametro. L’antenna è caratterizzata da una superficie attiva costituita da 244 pannelli che muovendosi compensano le deformazioni dovute a diversi fattori, come le condizioni atmosferiche o l’effetto della gravità. In questo modo è possibile migliorare sensibilmente la ricezione delle onde radio.

Le parabole di Noto e di Medicina, insieme al Sardinia Radio Telescope (SRT, inaugurato nel 2013 a Cagliari), costituiscono la rete italiana di VLBI (Very Long Baseline Interferometry) per osservazioni interferometriche. Operando di concerto, questi tre radiotelescopi registrano le onde radio emesse da un corpo celeste e dall’analisi dei dati con la tecnica dell’interferometria è possibile migliorare sensibilmente risoluzione e sensibilità.

I Fast Radio Burst

I Fast Radio Burst (FRB) sono lampi di onde radio, con durata di pochi millisecondi, prodotti da fenomeni astrofisici ad alta energia. La loro particolare distribuzione di energia è tale da escludere che le loro sorgenti appartengano alla Via Lattea, ma la loro origine esatta è tuttora sconosciuta.

A causa della piccola estensione spaziale e temporale di questi fenomeni, per essere studiati necessitano di strumenti con una elevata risoluzione e con una elevata “sky coverage”, come la Croce del Nord.

I detriti spaziali

Con il termine “detriti spaziali” si indicano tutti gli oggetti orbitanti intorno alla Terra, creati dall’uomo e non più utili ad esso. Tra i tanti, ne fanno parte gli stadi dei razzi, i frammenti di satelliti e i satelliti in disuso, il materiale espulso dai motori dei razzi e altre piccole particelle.

A causa della crescita esponenziale avvenuta negli ultimi anni, questi oggetti costituiscono un problema per l’alta probabilità di collisioni con satelliti attivi o veicoli spaziali per il volo umano. Per queste ragioni si è reso necessario il monitoraggio costante, effettuato grazie all’utilizzo di due strumenti: un’antenna che emette onde radio e un’antenna ricevente che studia il fronte d’onda riflesso dai detriti, attraverso il quale è possibile risalire a informazioni circa la loro dimensione, direzione e moto (orbita). In Italia la Croce del Nord è il principale strumento scientifico coinvolto nella rete europea per il monitoraggio dei detriti spaziali.

Il radiotelescopio CHORD

CHORD (Canadian Hydrogen Observatory and Radio-transient Detector) è un radiotelescopio canadese di futura costruzione con un design simile alla Croce del Nord.

Grazie alla ristrutturazione del ramo E-O del radiotelescopio italiano, l’area colletrice di quest’ultimo diventerà il doppio di quella di CHORD, garantendo in questo modo l’osservazione in contemporanea e complementare degli stessi FRB. Lavorando in sinergia, i due strumenti saranno in grado di fornire dati sufficienti per rispondere alle domande sulla natura intrinseca e l’origine di questi fenomeni ancora sconosciuti.