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CRAS CENTRO RICERCA AEROSPAZIALE SAPIENZA “L’eredità del San Marco: Il contributo della Sapienza nei programmi di esplorazione spaziale e nello sviluppo.

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Presentazione sul tema: "CRAS CENTRO RICERCA AEROSPAZIALE SAPIENZA “L’eredità del San Marco: Il contributo della Sapienza nei programmi di esplorazione spaziale e nello sviluppo."— 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… Page 250 anni dal lancio del San Marco 1 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 … 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 Page 350 anni dal lancio del San Marco 1 Sapienza è preparata a supportare le attività industriali con la ricerca applicata e la formazione dei giovani ingegneri 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 Page 450 anni dal lancio del San Marco 1DICEMBRE 2014

5 Programma Cassini-Huygens : Inserimento nell’orbita attorno a Saturno NASA JPL – ASI, June The Cassini Radar Page 550 anni dal lancio del San Marco 1DICEMBRE 2014

6 Cassini at Saturn 6 Sapienza participates to the fantastic Cassini mission with two instruments: radar and radio science.

7 DICEMBRE 2014 Page 7 50 anni dal lancio del San Marco 1 River channels Hydrocarbon lakes and seas on Titan Titan is the second largest moon of the solar system (2550 km radius)

8 The bathymetry of a Titan sea Primary echo from sea surface Echo from sea bottom DICEMBRE anni dal lancio del San Marco 1Page 8 Seu – Picardi Team Performed by SAR + Altimeter Sounder

9 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 MARSIS and SHARAD Radar Sounders Page 950 anni dal lancio del San Marco 1DICEMBRE 2014

10 Juno (NASA) Launch: 2011 Arrival at Jupiter: Oct In orbit around Jupiter: 1-2 years How large is the core? How deep are the zonal winds? Sapienza participates in the mission with the gravity experiment, enabled by an advanced Ka band transponder built by Thales Alenia Space Italy.

11 IL SOGNO di Carlo Buongiorno era di dotare l’Italia di capacità autonoma di accesso allo spazio Page 1150 anni dal lancio del San Marco 1 Il Progetto VEGA– Solid Propellant Propulsion DICEMBRE 2014 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

12 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 VEGA Project – Solid Propellant Propulsion Page 1250 anni dal lancio del San Marco 1DICEMBRE 2014

13 Page 1350 anni dal lancio del San Marco 1 STUDI di CRAS Sapienza per VEGA EVOLUTION: 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 DICEMBRE 2014 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 Terzo e Quarto stadio, e PLF comuni con VEGA P120C stesso motore anche per i booster di Ariane 6 Z40

14 STUDIES on Combustion by RANS DNS & LES Page 1450 anni dal lancio del San Marco 1 DNS PIV Methane/Air H2 OH The MIRA Engine NEW UPPER STAGE BASED ON LOX-METHANE ENGINE DICEMBRE 2014

15 Page 1550 anni dal lancio del San Marco 1 CFD for Hot Gas Side Heat Load SIMULATIONS: 2D axisymmetric and 3D RANS hot gas side numerical simulation‏ coupled with Quasi-2D model for the regenerative cooling circuit. GOALS: Evaluation of hot gas side heat transfer Design of cooling systems for liquid rocket engine thrust chambers NEW UPPER STAGE BASED ON LOX-METHANE ENGINE DICEMBRE 2014

16 VEGA Nozzles Erosion Studies: Zefiro 23 & Zefiro 9A Page 1650 anni dal lancio del San Marco 1 ReVMBFFull 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 Research group: M. Onofri, F. Nasuti & D. Bianchi Propulsion VEGA Project – Solid Propellant Propulsion DICEMBRE 2014

17 Page 1750 anni dal lancio del San Marco 1 Structural verification of VEGA Zefiro 9 SRM Composite multilayered structure computational model: Hydroproof tests; compression & bending tests Correlation with experimental results. ► 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 Structures VEGA Project – Materials and Structures DICEMBRE 2014

18 Gd(NO 3 ) 3 CONCLUSIONI Page 1850 anni dal lancio del San Marco 1 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…. 15 December 1964 DICEMBRE 2014


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