SPECIALE RICADUTE TECNOLOGICHE

L’Universo in un microonde

Osservare il Cosmo nelle microonde può darci preziose informazioni, non ottenibili in altre bande della radiazione elettromagnetica. Un gruppo di ricercatori dell'INAF si dedica alla progettazione e realizzazione di sistemi di ricezione all'avanguardia per que. Proprio come quelli di cui disporrà il Sardinia Radio Telescope. Ne parliamo con Alessandro Orfei, dell'Istituto di Radioastronomia.

Disegno meccanico complessivo del ricevitore per il fuoco primario del Sardinia Radio Telescope

Negli ultimi anni sono diventate sempre più familiari e presenti nelle nostre abitudini quotidiane. Ad esempio ci permettono di riscaldare e cuocere i cibi in un battibaleno. Oppure, grazie a loro vengono trasmessi i segnali televisivi nei ponti radio intercontinentali che coinvolgono i satelliti. Potremmo andare avanti ancora a lungo nell’elencare le applicazioni che hanno nella nostra società le microonde. Per chi studia il cosmo poi, questo tipo di radiazione, che giunge dai più remoti confini dello spazio e del tempo, porta con sé informazioni preziosissime per conoscere il passato del nostro Universo, come si è formato e come ha iniziato ad evolversi nelle sue prime fasi, ma anche indagare i più potenti ed enigmatici fenomeni che in esso si sviluppano, come le esplosioni di supernova, i buchi neri o le violentissime emissioni di energia e particelle nel cuore delle galassie. Non a caso è stata recentemente progettata e lanciata una sonda – Planck – per captare specificatamente quei debolissimi segnali a microonde che rappresentano l’eco del Big Bang, ossia quello che si ritiene sia stata la grande esplosione da cui ha avuto origine l’Universo. Ma anche sulla Terra i radioastronomi lavorano per disporre di nuovi strumenti sempre più sensibili e accurati, in grado di “spremere” i segnali cosmici che arrivano fino a noi e ottenere da essi il massimo delle informazioni.

Alessandro Orfei, dell’Istituto di Radioastronomia dell’INAF, studia e realizza, insieme a un gruppo di colleghi, ricevitori ad altissime prestazioni per microonde. “L’Universo osservato in questa particolare ‘finestra’ delle onde elettromagnetiche ci fornisce informazioni uniche che non possono essere ottenute, ad esempio, da strumenti che lavorano nel visibile o nei raggi X” ci dice. “Ad esempio, gran parte della radiazione prodotta dalle stelle in formazione viene bloccata dal guscio di gas e polveri che le circonda, mentre le onde radio escono da questo ‘bozzolo’ quasi indisturbate e possono essere giungere con più facilità fino a noi e quindi essere captate”.

Parlando comunque di sorgenti lontanissime, questi segnali sono molto deboli e di difficile individuazione. In che modo cercate di ridurre questo problema?

“Il primo obiettivo ovviamente è quello di studiare e realizzare dispositivi sempre più sensibili e quindi in grado di ‘ascoltare’ meglio questi flebili segnali. Ma la nostra attenzione si rivolge anche alla costruzione di dispositivi in grado di analizzare in un colpo solo bande di frequenza sempre più ampie. Un accorgimento che ha un duplice vantaggio: da un lato aumenta la sensibilità e il numero di informazioni che possiamo ottenere dai segnali raccolti, dall’altro riduce drasticamente il tempo di osservazione della sorgente celeste. Questa filosofia è stata applicata da qualche anno nell’ultima generazione di ricevitori radio denominata multi-feed”.

Una tecnologia che andrà a equipaggiare anche il Sardinia Radio Telescope, il nuovo radiotelescopio dell’INAF?

“Assolutamente!  Non senza un po’ di orgoglio posso dire che l’SRT sarà il più grande radiotelescopio in Italia e uno dei più avanzati e performanti al mondo. Per quanto riguarda il lavoro che ricade sotto il mio coordinamento, abbiamo già realizzato due ricevitori (a 7 e 22 GigaHertz) che equipaggeranno la parabola da 64 metri di diametro, mentre il terzo è in fase di completamento. E proprio quello che lavorerà nella banda compresa tra 18 e 26 GigaHertz  è stato progettato sfruttando la tecnica multi-feed. Tutta la strumentazione di SRT rappresenta davvero l’eccellenza della ricerca attuale nel settore. Un traguardo ottenuto grazie al lavoro congiunto tra  diverse strutture INAF: l’Istituto di Radioastronomia, l’Osservatorio Astrofisico di Arcetri e, negli ultimi anni, l’Osservatorio Astronomico di Cagliari”.

Secondo lei, tutta questa tecnologia, pensata per l’astrofisica, potrebbe avere sbocchi anche in altri ambiti?

Ad esempio un sistema per telecomunicazioni dotato di dispositivi di ricezione molto più sensibili di quelli oggi in circolazione, può utilizzare antenne molto più piccole per captare i segnali. Un altro aspetto importante per possibili applicazioni su vasta scala di questi dispositivi è la loro integrazione, ossia riuscire a concentrare in circuiti delle dimensioni di pochi millimetri quadrati tante funzioni, riducendo la complessità di costruzione, le dimensioni, il consumo di potenza e, auspicabilmente, il costo di realizzazione”.

Per saperne di più: