Studio di fenomeni di tipo elettromagnetico, ionosferico e magnetosferico

La missione CSES è una missione dell’Agenzia Spaziale Cinese (CNSA) che nasce con lo scopo di identificare precursori sismici di tipo elettromagnetico, ionosferico e magnetosferico e studiare possibili correlazioni spazio temporali con l’avvento di terremoti di grande intensità.

Il satellite CSES-01 ha a bordo 9 strumenti scientifici dedicati alla misura del campo magnetico (Search-Coil Magnetometer - SCM e High Precision Magnetometer - HPM), del campo elettrico (Electric Field Detector - EFD), delle proprietà del plasma ionosferico (Plasma Analyzer Package - PAP, Langmuir Probe - LP,  GNSS Occultation Receiver e Tri-Band Beacon) e alla misura del flusso e dello spettro delle particelle di alta energia (High Energy Particle Detector - HEPD, High Energy Particle Package - HEPP).

Il lancio del satellite CSES-01 è avvenuto il 2 febbraio 2018, a bordo di un vettore cinese, dal centro spaziale di Jiuquan. L’orbita del satellite è eliosincrona e si trova ad un’altitudine di circa 500 chilometri.  Le operazioni in orbita sono effettuate dalle stazioni di terra cinesi, mentre i dati scientifici vengono archiviati e distribuiti dal centro dati ASI SSDC.

Il contributo italiano per CSES-01, regolato da un accordo tra ASI e CNSA e denominato Limadou in onore del missionario gesuita italiano Matteo Ricci (Limadou era il suo nome cinese), consiste nella progettazione, realizzazione, test e consegna di un payload, il rivelatore di particelle (High Energetic Particle Detector - HEPD) nella collaborazione alla realizzazione del rivelatore di campo elettrico (Electric Field Detector - EFD), nonché nella esecuzione dei test in camera a plasma dell'EFD e di altri strumenti realizzati dalla collaborazione cinese. Nella foto in alto, lo strumento HEPD installato sul satellite.

L’INFN, con le sezioni di Bologna, Napoli, Perugia, Roma Tor Vergata, il centro TIFPA-Trento e i Laboratori Nazionali di Frascati, è il principale partner dell’ASI nella cooperazione con la CNSA. Sono inoltre coinvolti nella cooperazione l'INAF-IAPS di Roma, le Università di Bologna, Perugia, Roma Tor Vergata, Trento, l'Università Telematica Internazionale UniNettuno (UTIU), l’IFAC /CNR e l’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) con le proprie competenze scientifiche di analisi dati e sviluppi di modelli geofisici.

Al primo satellite, ne seguirà un altro, denominato CSES-02; il 23 marzo 2019 è stato sottoscritto un apposito protocollo d’intesa tra Italia e Cina, che prevede un contributo italiano maggiore. Oltre a un nuovo rivelatore di particelle di alta energia, HEPD-02, la comunità scientifica italiana realizzerà il rivelatore di campo elettrico.

Obiettivi scientifici

Gli obiettivi scientifici della missione consistono nello studio di fenomeni di tipo elettromagnetico (ad esempio, una modifica dello spettro ULF e VLF), ionosferico (anomalie nel Total Electron Content - TEC) e magnetosferico (come la precipitazione di particelle energetiche intrappolate nelle fasce di Van Allen) e nella ricerca di  possibili correlazioni spazio-temporali tra le variazioni di questi parametri fisici - tipicamente osservabili dallo spazio - all'avvento di terremoti di grande intensità.

Queste misure consentiranno inoltre di studiare i processi alla base di queste correlazioni e di sviluppare modelli in grado di spiegare il meccanismo di accoppiamento litosfera-atmosfera-ionosfera (Lithosphere-Atmosphere-Ionosphere Coupling - LAIC).

La missione CSES, inoltre, monitorerà l’attività solare e dei raggi cosmici attraverso l’individuazione del flusso di protoni ed elettroni nella gamma compresa tra pochi MeV (MegaelettronVolt) fino a 102 MeV. Le misure consentiranno di estendere la portate degli spettri delle particelle a bassa energia, che vengono ora individuate dagli esperimenti PAMELA e AMS, e di confrontare tali spettri con quelli di altre missioni come GOES e ACE.

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