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

Sensori di ioni o elettroni (300 eV –12 keV); Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica Cosmica Istituto di Fisica dello Spazio Interplanetario Roma,15-16 novembre 2003 Relatore: Stefano Orsini Con l’esperienza maturata in oltre trent’anni di attività sperimentale e di sviluppo, l’IFSI 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

RICERCHE CON RIVELATORI DI IONI Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica Cosmica Istituto 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 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+…

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

RICERCHE CON RIVELATORI ENA Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica Cosmica Istituto 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 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 superficiale ‘Sputtering’, impatti di micrometeoriti,… Il Sole Regione di accelerazione del vento solare Vento solare neutro

ISEE-2 / EGD 1977-1980 HEOS 1-2 1968-69 1971-73 Legend: ION / ENA Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica Cosmica Istituto di Fisica dello Spazio Interplanetario Roma,15-16 novembre 2003 Relatore: Stefano Orsini ISEE-2 / EGD 1977-1980 HEOS 1-2 1968-69 1971-73 Legend: ION / ENA PI / Co-I

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

EQUATOR-S / ESIC 1998-99 CLUSTER / CIS-1 ‘96 SAC-B / ISENA 1996 Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica Cosmica Istituto di Fisica dello Spazio Interplanetario Roma,15-16 novembre 2003 Relatore: Stefano Orsini CLUSTER / CIS-1 ‘96 EQUATOR-S / ESIC 1998-99 SAC-B / ISENA 1996 Legend: ION / ENA PI / Co-I

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

Bepi Colombo, ESA Cornerstone V, 2012 CLUSTER – CIS 2 2001 Mercury Planetary Orbiter Bepi Colombo, ESA Cornerstone V, 2012 Mercury Magnetospheric Orbiter SERENA EXPERIMENT Electron spectrometer (PARTICLE PACKAGE) Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica Cosmica Istituto di Fisica dello Spazio Interplanetario Roma, 5-6 novembre 2003 Relatore: Stefano Orsini CLUSTER – CIS 2 2001 DOUBLE STAR – ESIC 2004 ASPERA-3, 2003 VENUS EXPRESS ASPERA-4, 2005 Legend: ION / ENA PI / Co-I

Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica Cosmica Istituto di Fisica dello Spazio Interplanetario Roma,15-16 novembre 2003 Relatore: Stefano Orsini 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 D’Amicis (PhD student) Science studies Valeria Mangano (PhD student) Science studies

Associated Institutions NPA SERENA - Major Responsibilities Principal Investigator Stefano Orsini IFSI/CNR, Roma, Italy Program and Design Manager Andrea M. Di Lellis AMDL, Roma, Italy Co-PI - STROFIO Stefano Livi JHUAPL, Laurel, MD, USA [Co-PI? (PICAM) Klaus Torkar? IWF, Graz, Austria] Deputy PI, Science Coordinator Anna Milillo IFSI/CNR Associated Institutions -IFSI/INAF, Roma, Italy: Stefano Orsini, Anna Milillo, Maurizio Maggi, Elisabetta De Angelis, Alessandro Mura, Nello Vertolli, Valeria Mangano, Raffaella D’Amicis , 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. 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

Neutral Particle Analyzer SERENA Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica Cosmica Istituto di Fisica dello Spazio Interplanetario Roma,15-16 novembre 2003 Relatore: Stefano Orsini 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)

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

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

Neutral Solar Wind Detector Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica Cosmica Istituto di Fisica dello Spazio Interplanetario Roma, 5-6 novembre 2003 Relatore: Stefano Orsini 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 103 atoms cm-2 s-1, at 0.21 AU, but it could increase up to 104-105 atoms cm-2 s-1 during Coronal Mass Ejections (CME). Angular resolution ~ 1° Field-of-view = 7° Aberration = 9.2° (Vsw = 400 km/s and Vorbiter = 65 km/s) Aberration = 4.6° (Vsw = 800 km/s and Vorbiter = 65 km/s) coronal hole Sun and corona traced by NSWD SOLAR ORBITER

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