Quest'estate, un'importante milestone del programma infrastrutturale dell'UE HEMERA è stata raggiunta con il lancio di diversi esperimenti a bordo di palloni ad alta quota.

Durante il mese di agosto a Timmins, in Canada, l'Agenzia Spaziale Canadese (CSA) e il Centre national d'études spatiales (CNES) sono riusciti a lanciare in rapida sequenza 4 palloni nella stratosfera, fino a un'altitudine massima di oltre 30 km. Due di loro hanno ospitato a bordo gli strumenti GRASS-2 (Gamma Ray Astronomy Small Sensor, costruito presso IAPS) e CorMAG (Coronal Magnetograph, costruito presso OATO). Inoltre, a settembre, lo strumento BADG3R (costruito da IASF-PA e OAS) è stato lanciato dalla base di lancio di Kiruna (Svezia), gestita dalla Swedish Space Science Corporation (SSC).

Questi strumenti sono stati sviluppati da INAF e ASI, con uno specifico programma di finanziamento dedicato a supportare i payload italiani di interesse astrofisico destinati a volare con l'infrastruttura HEMERA. Le due campagne hanno avuto pieno successo. I team hanno già iniziato ad analizzare i dati per sfruttare appieno il potenziale scientifico e tecnologico delle loro misure.

Il team INAF di GRASS-2 con la payload manager del CSA

GRASS-2 è un progetto INAF guidato dal Dr. Lorenzo Natalucci. Lo strumento è un piccolo e innovativo rivelatore di raggi gamma volto a misurare i parametri del fondo cosmico e atmosferico nella stratosfera. È stato lanciato da Timmins il 12 agosto e lo strumento ha raccolto dati per 11,5 ore (~ 3 ore alla quota massima di 32,5 km).Consiste in un array di 64 piccoli rivelatori a scintillazione quadrati (6 mm) accoppiati a un fotomoltiplicatore al silicio (SiPM) di 64 pixel per convertire la luce in segnale elettrico. Rispetto alla sua prima versione, lanciata nel 2021, questo rivelatore ha risoluzione spaziale e capacità di imaging grazie all'uso di una maschera codificata. Questo approccio si è già dimostrato utile in missioni satellitari come ad es. INTEGRAL e Swift. In futuro, questa tecnologia consentirà di sviluppare spettrometri a immagine più compatti e leggeri di quelli già disponibili. Ciò consentirà, in particolare, di rilevare e posizionare sorgenti celesti rapidamente variabili, come lampi di raggi gamma, onde gravitazionali e controparti di neutrini.

La gondola con a bordo CorMag e il team INAF

CorMag è un progetto INAF guidato dal Dr. Silvano Fineschi. È stato lanciato il 17 agosto a bordo della gondola di un pallone stratosferico dalla base del CNES a Timmins, Ontario, Canada. Il volo è durato in totale 8 ore, di cui 6 alla quota di osservazione di 36 km.

CorMag è un esperimento per lo studio del campo magnetico della corona solare; la tenue atmosfera esterna del Sole composta da plasma ad altissime temperature di diversi milioni di gradi. Creando una “eclissi artificiale” con uno speciale occultatore all’interno del suo telescopio, CorMag osserva la luce visibile diffusa e polarizzata dagli atomi di ferro fortemente ionizzati dalle alte temperature coronali. Queste osservazioni forniscono informazioni uniche sul campo magnetico della corona di cui è considerato il “motore”, essendo responsabile delle sue alte temperature, dell’accelerazione del vento solare, e delle tempeste solari.

Nell’ambito del progetto CorMag, Inaf ha anche sviluppato un sistema – unico nel suo genere – che permette al telescopio di puntare ed inseguire il Sole – indipendentemente dalle oscillazioni della gondola durante il volo - con l’accuratezza della decina di secondi d’arco. L’analisi preliminare delle prestazioni del telescopio e del sistema di puntamento e inseguimento ha mostrato le potenzialità dell’esperimento CorMag, e il suo recupero in buone condizioni dopo l’atterraggio, ne rende possibile un suo riutilizzo in ulteriori, futuri voli stratosferici.

BADG3R montato in configurazione di volo sulla sua struttura di acciaio. In primo piano il pacco batterie, sul lato sinistro il modulo del rivelatore collegato con 24 cavi coassiali di segnale e 4 connettori di alimentazione al sistema OBDH che si intravede sul fondo

BADG3R è un progetto INAF guidato dal Dr. Stefano Del Sordo. Nasce dalla collaborazione tra due istituti INAF (IASF e OAS), l'IMEM/CNR di Parma e il DIFC dell'Università degli Studi di Palermo. Il payload  è stato lanciato con successo il 7 settembre 2022 dalla base di SSC/Esrange in Kiruna (Svezia). La durata del volo, alla quota di galleggiamento di  34 km, è stata di circa 5 ore.

Il payload BADG3R è un rivelatore di raggi X duri e gamma molli (10-1000 keV) basato su un innovativo spettrometro di CZT (3DCZT) con risoluzione spaziale tridimensionale. Questo sensore, basato su un cristallo di CZT di 20x20x6 mm3 , implementa una configurazione a strip di deriva per gli anodi accoppiata a un catodo a sua volta segmentato in strip ortogonali rispetto alle strip anodiche. Questa configurazione, consente di ottenere una risoluzione spaziale sub-millimetrica delle interazioni e quindi una elevata segmentazione del volume sensibile con un numero limitato di canali di lettura e una spettroscopia fine (1% FWHM a 511 keV). La possibilità di sfruttare appieno questa possiblità è garantita dall’utilizzo di un approccio completamente digitale per la lettura dei segnali.

L’esperimento BADG3R è stato concepito con due obiettivi principali, uno di tipo tecnologico e il secondo scientifico. L’obiettivo tecnologico è quello di effettuare una validazione in ambiente pseudo spaziale delle sofisticate soluzioni tecnologiche sviluppate per la realizzazione del sensore di CZT. L’obiettivo scientifico principale è quello di valutare e confermare le prestazioni ottenute in laboratorio del sistema di rivelazione proposto, in un ambiente ricco di particelle cariche e quindi abbastanza ostile. In particolare si desidera valutare gli effettivi vantaggi dell’approccio digitale attraverso un’analisi off-line, per ricostruire lo spettro del fondo di radiazione ed eventualmente riuscire a discriminare il tipo di interazione fra particelle cariche e fotoni utilizzando le caratteristiche di risoluzione spaziale e spettroscopica di questo tipo di sensore.