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Rivelatori di Particelle e attività dell IFSI Relatore: Stefano Orsini Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica CosmicaIstituto di Fisica dello Spazio.

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1 Rivelatori di Particelle e attività dell IFSI Relatore: Stefano Orsini Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica CosmicaIstituto di Fisica dello Spazio Interplanetario Roma,15-16 novembre 2003 Relatore: Stefano Orsini

2 Con lesperienza maturata in oltre trentanni di attività sperimentale e di sviluppo, lIFSI ha acquisito la capacità (unica in Italia) di realizzare in laboratorio con un livello di qualità tale da essere idoneo a missioni spaziali: Sensori di ioni o elettroni (300 eV –12 keV); Sensori di ENA * (10 eV – 100 keV) * Energetic Neutral Atoms Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica CosmicaIstituto di Fisica dello Spazio Interplanetario Roma,15-16 novembre 2003 Relatore: Stefano Orsini

3 RICERCHE CON RIVELATORI DI IONI Osservazioni in situ di: Vento Solare Distribuzione:accelerazione, turbolenza, anisotropie… Funzioni di distribuzione di H + -He ++ Magnetosfera terrestre Regimi di plasma, drift, processi fisici di confine… Funzioni di distribuzione di H +, He +, O + … Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica CosmicaIstituto di Fisica dello Spazio Interplanetario Roma,15-16 novembre 2003 Relatore: Stefano Orsini alcune missioni, tra le più importanti HELIOS ISEE AMPTE GEOTAIL CRRES CLUSTER DOUBLE STAR SOLAR ORBITER

4 Solar wind Magnetosphere and exosphere ions Exospheric gas: (charge-exchange) Surface: Ion Sputtering L-ENA (few tens eV) MH-ENA (1-100 keV) PLANET or SMALL BODY Thermal gas escape GENERAZIONE DEGLI ENA Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica CosmicaIstituto di Fisica dello Spazio Interplanetario Roma,15-16 novembre 2003 Relatore: Stefano Orsini

5 RICERCHE CON RIVELATORI ENA Osservazioni remote di: Corpi Magnetizzati (Terra, Mercurio, Giove Saturno) Circolazione del plasma magnetosferico Scambio di carica Corpi non magnetizzati con atmosfera (Marte, Venere…) Emissione di gas neutro energetico (esosfera) Scambio di carica,sputtering… Corpi senza atmosfera (Mercurio, Satelliti, Asteroidi…) Emissione di gas neutro energetico: erosione superficialeSputtering, impatti di micrometeoriti,… Il Sole Regione di accelerazione del vento solare Vento solare neutro Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica CosmicaIstituto di Fisica dello Spazio Interplanetario Roma,15-16 novembre 2003 Relatore: Stefano Orsini ASTRID (SAC-B) CASSINI IMAGE MARS EXPRESS TWINS VENUS EXPRESS BEPICOLOMBO SOLAR ORBITER

6 HEOS ISEE-2 / EGD Legend: ION / ENA PI / Co-I Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica CosmicaIstituto di Fisica dello Spazio Interplanetario Roma,15-16 novembre 2003 Relatore: Stefano Orsini

7 Giotto 1985 Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica CosmicaIstituto di Fisica dello Spazio Interplanetario Roma,15-16 novembre 2003 Relatore: Stefano Orsini Legend: ION / ENA PI / Co-I

8 SAC-B / ISENA 1996 CLUSTER / CIS-1 96 EQUATOR-S / ESIC Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica CosmicaIstituto di Fisica dello Spazio Interplanetario Roma,15-16 novembre 2003 Relatore: Stefano Orsini Legend: ION / ENA PI / Co-I

9 ION / ENA Experiment ( PI / Co-I) Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica CosmicaIstituto di Fisica dello Spazio Interplanetario Roma,15-16 novembre 2003 Relatore: Stefano Orsini Legend: ION / ENA PI / Co-I

10 Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica CosmicaIstituto di Fisica dello Spazio Interplanetario Roma, 5-6 novembre 2003 Relatore: Stefano Orsini CLUSTER – CIS DOUBLE STAR – ESIC 2004 ASPERA-3, 2003 VENUS EXPRESS ASPERA-4, 2005 Mercury Planetary Orbiter Bepi Colombo, ESA Cornerstone V, 2012 Mercury Magnetospheric Orbiter SERENA EXPERIMENT Electron spectrometer (PARTICLE PACKAGE) Legend: ION / ENA PI / Co-I

11 PROGETTO SERENA Search for Exosphere Refilling and Emitted Native Abundances Consistenza del gruppo di lavoro (IFSI / CNR, Roma, Italy) Stefano Orsini (ricercatore) Principal Investigator Anna Milillo (ricercatore) Science Coordinator Andrea Di Lellis (AMDL consult.) Sensor Design & Program Mng Maurizio Maggi (tecnico senior) Electronics Design Alessandro Mura (ricercatore art. 15) Science Data & Sensor Analysis Elisabetta De Angelis (ricercatore art. 15) Chief calibration activity Nello Vertolli ( tecnico art. 15 ) Electr. set-up & qualification Raffaella DAmicis (PhD student) Science studies Valeria Mangano (PhD student) Science studies Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica CosmicaIstituto di Fisica dello Spazio Interplanetario Roma,15-16 novembre 2003 Relatore: Stefano Orsini

12 Associated Institutions -IFSI/INAF, Roma, Italy: Stefano Orsini, Anna Milillo, Maurizio Maggi, Elisabetta De Angelis, Alessandro Mura, Nello Vertolli, Valeria Mangano, Raffaella DAmicis, Pasquale Cerulli-Irelli, Stefano Massetti, Silvia Zampieri. -AMDL, Roma, Italy Andrea M. Di Lellis. -ENEA, Frascati, Italy: Vincenzo Zanza, Giovanni Bracco. -JHU/APL, Laurel, MD, USA: Stefano Livi, Donald G. Mitchell, Edmond C. Roelof, Pontus C. Brandt. -Physikalisches Institut, University of Bern, Switzerland: Peter Wurz -IRF, Kiruna, Sweden: Rickard Lundin, Stas Barabash. -FMI, Helsinki, Finland: Esa Kallio, Hannu Koskinnen. - IKI, Moscow, Russia: Oleg Vaisberg. -MPAe, Katlenburg-Lindau, Germany: Norbert Krupp, Joachim Woch. -CESR/CNRS, Toulouse, France: Iannis Dandouras. -RAL, Chilton, Didcot, UK: Manuel Grande. -ISAS, Sagamihara, Kanagawa, Japan: Kazushi Asamura. -Osservatorio Astronomico, Padova, Italy: Gabriele Cremonese. -SWRI, San Antonio, TX, USA: David J.McComas, Craig Pollock. -University of Maryland, MD, USA : Rosemary M. Killen. -NASA/GSFC, Greenbelt, MD, USA: Thomas E.Moore, Michael R. Collier, Mei-Ching Fok. -IWF, Graz, Austria: Klaus Torkar, Helmut Lammer, Helfried Biernat. -CETP/CNRS, S. Maur des Fossés, France: Jean-Jacques Berthelier, Dominique Delcourt, F. Leblanc -Institute of Space Research, NOA, Penteli, Greece: Yannis A. Daglis. -STEL, Nagoya University,Toyokawa, Japan: Yohsuke Kamide. NPA SERENA - Major Responsibilities Principal InvestigatorStefano Orsini IFSI/CNR, Roma, Italy Program and Design ManagerAndrea M. Di Lellis AMDL, Roma, Italy Co-PI- STROFIOStefano Livi JHUAPL, Laurel, MD, USA [Co-PI?(PICAM)Klaus Torkar? IWF, Graz, Austria] Deputy PI, Science CoordinatorAnna Milillo IFSI/CNR Hardware Providers Contr. Rate Responsibility IFSI/CNR, Italy (jointly with AMDL, ENEA, IRF):56 % (+4%?)ELENA (+MIPA?) JHU/APL, USA (jointly with UniBe, SWRI, GSFC) :30% (-10%?)STROFIO IWF, Austria (jointly with CETP and IKI): (10% ? PICAM ?) Other Institutions (UniBe, FMI, MPAe, CESR, RAL, ISAS):14% (-4%?) GSE + tbd subsystems

13 Neutral Particle Analyzer SERENA Search for Exospheric Refilling and Emitted Native Abundances THE TWO SUB-UNITS STROFIO (RAM FOV): Thermal Gas Mass Spectrometer (fractions eV –10 eV) ELENA (NADIR FOV): Exosphere Low Energy Neutral Atoms (few tens eV -few keV) Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica CosmicaIstituto di Fisica dello Spazio Interplanetario Roma,15-16 novembre 2003 Relatore: Stefano Orsini

14 E L E N A ( I F S I, I t a l y ) S T R O F I O ( A P L, U S A ) Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica CosmicaIstituto di Fisica dello Spazio Interplanetario Roma,15-16 novembre 2003 Relatore: Stefano Orsini

15 Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica CosmicaIstituto di Fisica dello Spazio Interplanetario Roma, 5-6 novembre 2003 Relatore: Stefano Orsini Solar wind detector Neutral solar wind detector SOLAR ORBITER, ESA MISSION

16 Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica CosmicaIstituto di Fisica dello Spazio Interplanetario Roma, 5-6 novembre 2003 Relatore: Stefano Orsini SOLAR ORBITER Sun and corona traced by NSWD coronal hole NSWD Neutral Solar Wind Detector Beyond 3 solar radii, the neutral atoms become more and more decoupled from the plasma of the solar corona. The neutral solar wind constitues an in-situ trace particle population of the solar wind plasma. The expected neutral atom flux is about 10 3 atoms cm -2 s -1, at 0.21 AU, but it could increase up to atoms cm -2 s -1 during Coronal Mass Ejections (CME). Angular resolution ~ 1° Field-of-view = 7° Aberration = 9.2° (V sw = 400 km/s and V orbiter = 65 km/s) Aberration = 4.6° (V sw = 800 km/s and V orbiter = 65 km/s)

17 Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica CosmicaIstituto di Fisica dello Spazio Interplanetario Roma,15-16 novembre 2003 Relatore: Stefano Orsini RIVELATORI DI PARTICELLE: PROGETTI IN CORSO E FUTURE ATTIVITA


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