Terni taglia il traguardo decisivo della sua missione scientifica verso l'orbita terrestre. Nei laboratori di Pentima di CEM e SERMS si è concluso ufficialmente l'iter di qualifica spaziale imposto dalla NASA per Layer 0 (L0), il rivelatore di particelle di nuova generazione destinato a potenziare l'esperimento AMS-02 a bordo della Stazione Spaziale Internazionale (ISS).
Il dispositivo, un imponente disco da circa 500 chilogrammi di peso e 3 metri di diametro, raggiungerà la base orbitante nell’aprile 2027 all’interno di una capsula Dragon di SpaceX. Posizionato sulla sommità dell’apparato attivo dal maggio 2011, lo strumento aumenterà sensibilmente la capacità di intercettare le particelle cosmiche di antimateria più rare, aprendo nuovi scenari nell'indagine sulla materia oscura e sull'antimateria primordiale. L'ultimo banco di prova, superato tra il 24 e il 28 agosto, ha certificato la piena compatibilità elettromagnetica del sistema.
Il via libera ottenuto nel polo universitario ternano chiude una complessa sequenza di collaudi tecnici durata oltre due anni. Per operare nell'ambiente ostile dello spazio, Layer 0 ha dovuto dimostrare di poter resistere alle sollecitazioni meccaniche del lancio, al vuoto cosmico, ai drastici shock termici provocati dall'esposizione solare diretta e di non generare segnali capaci di interferire con la strumentazione di bordo della ISS. La prima fase ha visto tra il 2024 e il 2025 l'assemblaggio e i test termomeccanici degli otto moduli costitutivi nelle infrastrutture di camera pulita del progetto SUPER-C e del laboratorio SERMS (Dipartimento di Fisica e Geologia e INFN), culminati nel febbraio 2025 con i test di vibrazione meccanica del modello di qualifica.
Dopo il montaggio della struttura finale al CERN di Ginevra, le verifiche termomeccaniche e la calibrazione con i fasci di particelle degli acceleratori elvetici, lo strumento completo è rientrato a Terni il 20 agosto.
Dal 24 al 28 agosto, il laboratorio CEM del Dipartimento di Ingegneria ha condotto con successo le prove finali di compatibilità elettromagnetica. Nei prossimi giorni il rivelatore tornerà al CERN per gli ultimi dettagli meccanici, prima di partire a gennaio 2027 alla volta del Kennedy Space Center della NASA in Florida, dove avverrà l'integrazione nella capsula per il lancio.
La struttura di Layer 0 è un concentrato di alta tecnologia aerospaziale: un piano ottagonale in fibra di carbonio che alloggia, distribuite sulle due facce, circa 800 piastrine di silicio per un'area complessiva di 7 metri quadrati. Il passaggio dei raggi cosmici attraverso i rivelatori permette di identificare la carica elettrica dei nuclei, distinguendo gli elementi dall'idrogeno allo zinco, e di misurarne il punto di impatto con una precisione di pochi micrometri. L'elettronica miniaturizzata integrata sui bordi garantisce la lettura dei segnali e la sincronizzazione in tempo reale con i moduli del rivelatore AMS-02.
La realizzazione dell'opera è frutto di una collaborazione internazionale che affianca UniPg e INFN a centri d'eccellenza quali il MIT, l'istituto IHEP di Pechino e il CERN, con il coordinamento della NASA e il supporto dell'Agenzia Spaziale Italiana tramite iniziative come il progetto ASI-UniPG.
Bruna Bertucci, ordinario di fisica sperimentale, responsabile per l’Ateneo del laboratorio SERMS e vice-responsabile della collaborazione internazionale AMS-02, ha sottolineato il valore del polo scientifico: “La realizzazione ed i test di L0 dimostrano l’importanza delle infrastrutture di laboratorio sviluppate a Terni grazie a progetti di eccellenza, la stretta collaborazione con l’INFN, il supporto di ASI ed il continuo contatto con realtà industriali locali e nazionali”.
Sulla stessa linea il dott. Giovanni Ambrosi, dirigente di ricerca dell’INFN e responsabile internazionale del progetto Layer 0: “Il successo di questo ultimo test corona l’impresa di realizzare in pochi anni uno strumento complesso come L0 e conferma ancora una volta le capacità del team congiunto di INFN ed UniPg che, grazie al respiro internazionale della sua attività, è riuscito a sviluppare quattro esperimenti di grandi dimensioni operanti nello spazio negli ultimi trenta anni”.
Il traguardo raggiunto si inserisce nella continuità storica del Team Spazio perugino e ternano, che in tre decenni ha coinvolto oltre trenta figure tra docenti, ricercatori, tecnologi e studenti di Fisica e Ingegneria. Il gruppo congiunto UniPg-INFN ha partecipato a tappe fondamentali della ricerca spaziale: dal prototipo AMS-01, volato per dieci giorni nel 1998 a bordo dello Space Shuttle Discovery, fino ai satelliti Fermi (in orbita dal 2008) e DAMPE (attivo dal 2015).
All'interno di AMS-02, guidato dal premio Nobel Samuel C.C. Ting, la ricerca umbra ha firmato il tracciatore a microstrip di silicio in collaborazione con l'Università di Ginevra e ha curato le prove di qualifica a Terni per il sistema di raffreddamento UTTPS, installato all'esterno della ISS dall'astronauta Luca Parmitano tra il 2019 e il 2020. I ricercatori dell'Ateneo continuano inoltre a presidiare i turni di controllo dell'apparato dalla sala operativa del CERN e l'analisi dei dati.
Con oltre 270 miliardi di particelle cosmiche registrate dalla sua accensione nel 2011, l'esperimento ha fornito la più dettagliata mappatura di antiprotoni e positroni mai ottenuta, svelando meccanismi inattesi sulla propagazione della radiazione cosmica e offrendo dati cruciali per stimare i livelli di radiazioni a cui saranno esposti gli astronauti nelle future missioni esplorative. L'innesto di Layer 0 fornirà alla comunità scientifica internazionale la precisione necessaria per cercare le tracce definitive della materia oscura e comprendere l'evoluzione primordiale dell'Universo.
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Niccolò Cusano
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