CRAS CENTRO RICERCA AEROSPAZIALE SAPIENZA

Presentazione sul tema: "CRAS CENTRO RICERCA AEROSPAZIALE SAPIENZA"— Transcript della presentazione:

1 CRAS CENTRO RICERCA AEROSPAZIALE SAPIENZA
“L’eredità del San Marco: Il contributo della Sapienza nei programmi di esplorazione spaziale e nello sviluppo di VEGA e dei Lanciatori Spaziali” Marcello Onofri Direttore Centro Ricerca Aerospaziale Sapienza (CRAS) Roma, 15/12/2014 Il gruppo di docenti della Sapienza guidati da Luigi Broglio 1964 – quando grazie a loro tutto iniziò….

2 L’eredità del Progetto San Marco
Negli anni 80’ si avvia il grande salto di maturità dell’Italia Spaziale. Il mondo non solo della ricerca ma anche dell’industria spaziale nazionale inizia uno sviluppo di azioni e programmi internazionali che moltiplicano la sua esistenza. Nel 1980 a fianco alla SIA nasce il corso di Laurea quinquinnale in Ingegneria Aerospaziale (oggi 1400 studenti + 3 Master). Nel 1988 nasce l’ASI… La Sapienza è ancora tra i protagonisti non solo con la SIA guidata da Luigi Broglio, e poi da Ugo Ponzi, ma anche grazie all’importante contributo di Carlo Buongiorno, primo DG dell’ASI ed ideatore di alcuni dei maggiori programmi spaziali di quegli anni. L’attività scientifica in Ateneo dal piccolo nucleo iniziale cresce integrandosi allo sviluppo della capacità industriale Italiana, anche grazie alla partecipazione ad alcuni Progetti internazionali di grande rilievo: la tecnologia SAR per EO, i Programmi Cassini, Mars Express, VEGA … 50 anni dal lancio del San Marco 1 DICEMBRE 2014

3 Le Prospettive dopo la Ministeriale ESA 2014
Dopo la conclusione della Ministeriale ESA 2014 si può guardare con più fiducia al futuro della filiera nazionale industria-ricerca, soprattutto in alcuni settori: EXOMARS e i Programmi di Esplorazione planetaria LANCIATORI con lo sviluppo del motore a solido P120 per ARIANE 6 e per VEGA SVILUPPO FUTURO di VEGA Evoluzione basato su upper stage a LOX Metano Veicoli per il Rientro atmosferico, IXV e PRIDE COPERNICUS e le applicazioni satellitari Osservazione della Terra, sviluppo di tecnologia SAR (CosmoSkyMed) e Ottica Multispettrale Sapienza è preparata a supportare le attività industriali con la ricerca applicata e la formazione dei giovani ingegneri 50 anni dal lancio del San Marco 1 DICEMBRE 2014

4 Un gran numero di ricercatori del CRAS-Sapienza sono i protagonisti in Programmi Spaziali Internazionali E’ la storia di un’integrazione positiva università-industria SAR radar development which supports the CosmoSkyMed Program, the most advanced international application of dual technology for earth observation programs, led by T. Bucciarelli and P.F. Lombardo Mars Exploration, with the group created by G. Picardi and R. Seu, which first discovered trace of water under the Mars surface Cassini and Titano missions with the group led by L. Iess Astrophysics studies and Stratospheric Balloons projects by P. DeBernardis and S. Masi team VEGA, Solid Rocket Motor ESA Program in which prof M. DiGiacinto and B. Favini gave contributions highly recognized internationally Liquid Rocket Engines based on LOx-Methane propellants, with the group led by M. Onofri, F. Nasuti and M. Valorani Materials and Smart Structure Studies, with the groups led by T. Valente and by P. Gaudenzi The support to the ESA IXV Re-entry vehicle Project by the group led by M. Onofri and R. Paciorri The robotic and artificial intelligence applications performed by the groups of D. Nardi, F. Pirri and S. Monaco The Earth Observation applications led by M. Pierdicca, F. Marzano, M. Marsella DIS-A.Ruberti is widely recognized as one of the most important Dept in Informatics 50 anni dal lancio del San Marco 1 DICEMBRE 2014

5 Programma Cassini-Huygens : Inserimento nell’orbita attorno a Saturno NASA JPL – ASI, June 30 2005
The Cassini Radar 50 anni dal lancio del San Marco 1 DICEMBRE 2014

6 Cassini at Saturn Questo spettacolare mosaico di immagini di Saturno e degli anelli prese da Cassini e’ stato composto lo scorso anno. Il sole e’ dietro Saturno, la luce riflessa dagli anelli illumina la faccia “scura”. Spettacolare l’anello piu’ esterno, generalmente poco visibile. La Terra e’ il puntino a sx di Saturno immediatamente dentro l’anello F. Sapienza participates to the fantastic Cassini mission with two instruments: radar and radio science.

7 River channels Hydrocarbon lakes and seas on Titan
The existence of oceans or lakes of liquid methane on Saturn's moon Titan was predicted more than 20 years ago. But with a dense haze preventing a closer look it has not been possible to confirm their presence. Until the Cassini flyby of July 22, 2006, that is. Radar imaging data from the flyby, published this week in the journal Nature, provide convincing evidence for large bodies of liquid. This image, used on the journal's cover, gives a taste of what Cassini saw. Intensity in this colorized image is proportional to how much radar brightness is returned, or more specifically, the logarithm of the radar backscatter cross-section. The colors are not a representation of what the human eye would see. The lakes, darker than the surrounding terrain, are emphasized here by tinting regions of low backscatter in blue. Radar-brighter regions are shown in tan. The strip of radar imagery is foreshortened to simulate an oblique view of the highest latitude region, seen from a point to its west. This radar image was acquired by the Cassini radar instrument in synthetic aperture mode on July 22, The image is centered near 80 degrees north, 35 degrees west and is about 140 kilometers (84 miles) across. Smallest details in this image are about 500 meters (1,640 feet) across. Titan is the second largest moon of the solar system (2550 km radius) 50 anni dal lancio del San Marco 1 DICEMBRE 2014

8 The bathymetry of a Titan sea Primary echo from sea surface Echo from
Seu – Picardi Team The bathymetry of a Titan sea Performed by SAR + Altimeter Sounder Primary echo from sea surface Marco Mastrogiuseppe, appena terminato il dottorato al DIET, ha fatto questa eccezionale misura della profondita’ di un mare di Titano (Ligeia mare), assieme al suo collega piu’ giovane Valerio Poggiali (ora al secondo anno di dottorato). Combinando coerentemente i dati dei vari fasci e filtrando opportunamente i dati, hanno ricostruito l’eco che viene dal fondale. Echo from sea bottom 50 anni dal lancio del San Marco 1 DICEMBRE 2014

9 MARSIS and SHARAD Radar Sounders
Two planetary radar sounders are presently operated with the italian leadership, either scientific and industrial MARSIS on board the ESA mission Mars Express SHARAD on board the NASA mission Mars reconnaissance Orbiter PRIMARY SCIENTIFIC OBJECTIVES To map the distribution of water, both liquid and solid, in the upper portion of the crust of Mars •SECONDARY SCIENTIFIC OBJECTIVES Mars subsurface geologic probing Mars surface characterization: large scale altimetry Mars ionosphere sounding: measurement of the ionosphere electron density and investigation of the sun and the solar wind on the electron density 50 anni dal lancio del San Marco 1 DICEMBRE 2014

10 Juno (NASA) How large is the core? How deep are the zonal winds?
Launch: 2011 Arrival at Jupiter: Oct. 2016 In orbit around Jupiter: 1-2 years How large is the core? Sapienza participates in the mission with the gravity experiment, enabled by an advanced Ka band transponder built by Thales Alenia Space Italy. Il nucleo di silicati e’ importantissimo per risalire ai processi di formazione di Giove e del sistema solare. How deep are the zonal winds?

11 Il Progetto VEGA– Solid Propellant Propulsion
IL SOGNO di Carlo Buongiorno era di dotare l’Italia di capacità autonoma di accesso allo spazio Nacque così il suo progetto del «Gennarino 1°» un Santo a suo dire molto più potente di San Marco e quindi adeguato a un progetto così ambizioso !! «Gennarino» fu l’inizio… Dopo anni di trattative, riunioni e accordi negli anni 2000 ESA avviò il Progetto VEGA VEGA ha prodotto un grande salto di qualità nelle capacità Italiane: - L’Industria da manifatturiera è passata alla capacità dell’intera gestione del complesso sistema lanciatore - Sono nate opportunità per incrementare le conoscenze tecniche 50 anni dal lancio del San Marco 1 DICEMBRE 2014

12 The Sapienza “Helium Solution” by Di Giacinto – Favini team
VEGA Project – Solid Propellant Propulsion The Sapienza “Helium Solution” by Di Giacinto – Favini team To face pressure oscillations during the transient start up of VEGA, caused by the finocyl grain geometry adopted Eliminated by using Helium rather then Nitrogen as pressurizing gas Experimental validation on 19/12/05 at Salto di Quirra (Sardinia) ESA adopted the Sapienza Solution for all the Vega stages 50 anni dal lancio del San Marco 1 DICEMBRE 2014

13 STUDI di CRAS Sapienza per VEGA EVOLUTION:
Vega C e Vega E Vega C=Evoluzione dalla presente configurazione di VEGA: da P80-Z23-Z9 a P120-Z40-Z9 Per Vega E si punta su un upper stage basato su motore Lox Methane Programmi Presenti : - Avio: Lyra nuovo upper stage, finanziato da ASI - Avio: Mira engine, dimonstratore, finanziato da ASI - Cira: Hyprob, Tech program finanziato da MIUR / ASI - Cras: supporto scientifico Terzo e Quarto stadio, e PLF comuni con VEGA Z40 P120C stesso motore anche per i booster di Ariane 6 50 anni dal lancio del San Marco 1 DICEMBRE 2014

14 STUDIES on Combustion by RANS DNS & LES
NEW UPPER STAGE BASED ON LOX-METHANE ENGINE STUDIES on Combustion by RANS DNS & LES PIV H2 The MIRA Engine Methane/Air DNS OH 50 anni dal lancio del San Marco 1 DICEMBRE 2014

15 NEW UPPER STAGE BASED ON LOX-METHANE ENGINE
CFD for Hot Gas Side Heat Load GOALS: Evaluation of hot gas side heat transfer Design of cooling systems for liquid rocket engine thrust chambers SIMULATIONS: 2D axisymmetric and 3D RANS hot gas side numerical simulation‏ coupled with Quasi-2D model for the regenerative cooling circuit. 50 anni dal lancio del San Marco 1 DICEMBRE 2014

16 VEGA Nozzles Erosion Studies: Zefiro 23 & Zefiro 9A
VEGA Project – Solid Propellant Propulsion VEGA Nozzles Erosion Studies: Zefiro 23 & Zefiro 9A Full thermo-chemical erosion analysis & characterization with ReVMBF Excellent agreement of the entire final nozzle profile with post-firing measurements (throat area increase: ≈ 25% for Z23; ≈ 73% for Z9A) Nozzle erosion characterization is fundamental for SRMs internal ballistics & performance analyses Propulsion Research group: M. Onofri, F. Nasuti & D. Bianchi 50 anni dal lancio del San Marco 1 DICEMBRE 2014

17 VEGA Project – Materials and Structures
Structural verification of VEGA Zefiro 9 SRM Composite multilayered structure computational model: Hydroproof tests; compression & bending tests Correlation with experimental results. Structures ► High stress state : Non-linear analysis Stiffness matrix update ► Composite macromechanical failure test First ply failure Last ply failure Max stress theory Tsai-Hill theory Tsai-Wu theory Research group: P. Gaudenzi & L. Lampani 50 anni dal lancio del San Marco 1 DICEMBRE 2014

18 CONCLUSIONI La nostra comunità universitaria è molto orgogliosa di quanto Sapienza è riuscita e riesce ad esprimere a livello di formazione e ricerca. La nostra forza e solidità è supportata sempre dalla consapevolezza di essere il risultato di quanto iniziò nelle nostre aule 50 anni fa…. Silicio nanoporoso Gd(NO3)3 15 December 1964 50 anni dal lancio del San Marco 1 DICEMBRE 2014