Nuova luce sui processi più energetici dell’universo: Thales Alenia Space fornirà il Dimostratore del Modulo Ottico per ATHENA

ATHENA è la seconda missione di grandi dimensioni del programma Science Cosmic Vision di ESA, che si concentrerà sui processi più energetici dell’universo

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Thales Alenia Space, joint venture tra Thales (67 %) e Leonardo (33 %) ha siglato un contratto con ESA del valore di € 2,8 milioni per lo studio, la progettazione, la produzione e test del Dimostratore del Modulo Ottico (Mirror Assembly Module Demonstrator ) per ATHENA.

ATHENA (Advanced Telescope for High ENergy Astrophysics) è la seconda missione di grandi dimensioni del programma Science Cosmic Vision di ESA, che si concentrerà sui processi più energetici dell’universo. Lo scopo di questa missione è comprendere come la materia ordinaria si assembli nelle strutture su larga scala che vediamo oggi e come i buchi neri crescano e diano forma all’Universo.

AthenaPer rispondere alla prima domanda sarà necessario mappare le strutture dei gas caldi nell’Universo, in particolare negli ammassi e nei gruppi di galassie e nel mezzo intergalattico, determinandone le proprietà fisiche e tracciandone la loro evoluzione attraverso il tempo cosmico. Per rispondere alla seconda domanda, si dovranno svelare i buchi neri supermassivi (SMBH) risalendo nell’oscuro universo primordiale, e si dovrà quindi comprendere il meccanismo del loro accrescimento attraverso gli afflussi  e i deflussi di materia ed energia.

Con un lancio previsto per il 2032, ATHENA sarà capace di risalire più in profondità nel cosmo essendo da 10 a 100 volte più sensibile rispetto alle precedenti missioni a raggi X. Per vincere questa sfida la missione richiede tecnologia ottica a raggi X del tutto innovativa.

In questo ambito, lo specchio ATHENA sarà l’ottica a raggi X più grande mai costruita: il conseguimento di questi obiettivi molto impegnativi richiede infatti una grande area efficace, nella sua banda di osservazione. Pertanto, le ottiche del telescopio dovranno essere in grado di raccogliere e concentrare i raggi X attraverso un’ ampia struttura circolare di circa 2,5 metri di diametro. Nella struttura dello specchio saranno integrati ed allineati 600 moduli, basati sulla innovativa tecnologia al silicio – Silicon Pore Optics (SPO). La struttura dovrà inoltre essere rigida ed estremamente stabile per soddisfare le prestazioni ottiche scientifiche. Lo specchio verrà poi puntato verso i due diversi strumenti mediante un sistema di guida complesso e molto accurato.

Thales Alenia Space è il prime contractor per l’attività che si concentrerà sulla progettazione, sviluppo e test di un Dimostratore del Modulo Ottico in scala reale nell’arco dei prossimi 20 mesi e che consentirà la verifica delle sue funzioni critiche prima dell’adozione della missione.

L’attività è incentrata in particolare su:

  • dimostrare la capacità di produrre e integrare un Modulo Ottico a grandezza naturale compatibile con tutti i requisiti funzionali e di interfaccia della missione ATHENA;
  • effettuare test ambientali per verificare la compatibilità dello Specchio di ATHENA con i carichi meccanici e termici applicabili mediante campagne di test dedicate, inclusa la verifica dell’allineamento dei moduli specchio

È inoltre prevista un’attività dedicata per integrare un sistema di controllo termico dedicato ed effettuare una campagna di test rappresentativa.

I risultati complessivi saranno in grado di dimostrare la capacità della tecnologia per la sua implementazione nel satellite ATHENA – il cui inizio è previsto nel 2022. Questa è pertanto una delle tecnologie maggiormente abilitanti per rendere la missione ATHENA possibile.

Il satellite ATHENA

Il satellite consisterà in un telescopio a raggi X a singola apertura di grande area a incidenza radente, facendo uso di una nuova tecnologia (ottica al silicio SPO ad alta prestazione) sviluppata in Europa, con una lunghezza focale di 12 m e una Half Energy Width (HEW) di 5 arcsec. Il piano focale contiene due strumenti ottici. Uno è il Wide Field Imager (WFI), strumento a campo largo 40×40 arcmin2, che fornisce immagini per la osservazione del cielo con la capacità di risolvere spettro e tempo dei fotoni in arrivo. L’altro è l’Integral Field Unit (X-IFU innovativo spettrometro a raggi X ad alta risoluzione su un campo visivo di 5 arcmin.