Layer 0 UniPg verso la Stazione Spaziale ISS

Nuovo rivelatore spaziale AMS-02 testato tra Perugia e Terni

📌 FLASH NEWS – Layer 0 di Università degli Studi di Perugia e INFN, nuovo rivelatore per AMS-02, supera la qualifica spaziale nei laboratori di Terni e Perugia e si prepara al lancio sulla Stazione Spaziale Internazionale nel 2027
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Perugia, 1 09 2026 – Layer 0 è il nuovo tassello della ricerca internazionale sull’Universo che nasce nei laboratori del Polo Universitario di Terni dell’Università degli Studi di Perugia e dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare. Si tratta di un grande disco di circa tre metri di diametro, dal peso complessivo di circa 500 chilogrammi, progettato per essere installato sulla sommità dell’esperimento AMS-02, già operativo dal maggio 2011 all’esterno della Stazione Spaziale Internazionale. Il nuovo rivelatore è stato concepito per aumentare la sensibilità di AMS-02 alle particelle cosmiche di anti-materia più rare e difficili da osservare. Questi segnali sono considerati fondamentali per comprendere la natura della materia oscura e per individuare eventuali tracce di anti-materia primordiale, residuo delle fasi iniziali dell’Universo. L’obiettivo è quindi contribuire, con misure più precise, alla risposta a una delle domande centrali dell’astrofisica moderna: perché l’Universo osservabile è dominato dalla materia e non dall’anti-materia. Il disco di Layer 0 ospita su entrambe le facce un piano ottagonale in fibra di carbonio, sul quale sono montate circa 800 sottili piastrine di silicio, per una superficie totale di rivelazione di circa sette metri quadrati. Ogni piastrina è in grado di registrare il passaggio delle particelle cosmiche, producendo segnali che consentono di determinarne la carica elettrica e il punto di attraversamento con una precisione dell’ordine di pochi micrometri.

Grazie a questa configurazione, come riporta il comunicato stampa dell’Università degli Studi di Perugia – Layer 0 può distinguere i nuclei cosmici dall’idrogeno fino allo zinco, migliorando la capacità di identificare le diverse specie di particelle che raggiungono AMS-02. Lungo i bordi del piano in fibra di carbonio è integrata un’elettronica miniaturizzata, progettata per leggere i segnali prodotti dalle piastrine di silicio e sincronizzarli con quelli già acquisiti dall’apparato principale di AMS-02. In questo modo, il nuovo strumento si inserisce in continuità nel sistema di misura esistente, ampliandone le prestazioni senza modificarne l’architettura di base. La progettazione e la costruzione di Layer 0 hanno rappresentato una sfida tecnologica di rilievo, soprattutto per le dimensioni e il peso del rivelatore, particolarmente significativi nel contesto spaziale. Il progetto è stato portato avanti da un team congiunto di Università degli Studi di Perugia e INFN, in stretta collaborazione con il Massachusetts Institute of Technology negli Stati Uniti, con l’Institute of High Energy Physics in Cina e con il CERN. In poco più di due anni, il gruppo ha completato la realizzazione del nuovo strumento, lavorando sotto la supervisione e il controllo della NASA.

La professoressa Bruna Bertucci, ordinario di fisica sperimentale, responsabile per l’Università del laboratorio SERMS di qualifica spaziale e vice-responsabile della collaborazione internazionale AMS-02, sottolinea che la realizzazione e i test di Layer 0 confermano il ruolo strategico delle infrastrutture di laboratorio sviluppate a Terni grazie a progetti di eccellenza, alla collaborazione con l’INFN, al supporto dell’Agenzia Spaziale Italiana e al dialogo costante con realtà industriali locali e nazionali. Prima di poter essere lanciato nello spazio con la capsula Dragon di SpaceX, Layer 0 ha dovuto superare un articolato processo di qualifica spaziale richiesto dalla NASA. Il rivelatore è stato sottoposto a prove per verificare la resistenza agli stress meccanici del lancio, la capacità di operare nel vuoto e in condizioni termiche estreme, dovute all’esposizione diretta ai raggi solari, oltre alla compatibilità elettromagnetica con i sistemi della Stazione Spaziale Internazionale. Tra il 2024 e il 2025, in circa dodici mesi, l’assemblaggio e i test meccanici e termici in vuoto degli otto moduli che compongono Layer 0 sono stati eseguiti nelle infrastrutture di camera pulita e nei laboratori di qualifica spaziale del Dipartimento di Fisica e Geologia e dell’INFN, presso il laboratorio SERMS del Polo di Terni. Questa prima fase si è conclusa con successo nel febbraio 2025, quando il modello di qualifica dell’intero rivelatore è stato sottoposto a vibrazioni meccaniche per verificare la correttezza della progettazione e la qualità dell’assemblaggio. Nel corso dell’ultimo anno, il montaggio degli otto moduli di volo nella struttura finale di Layer 0 è stato completato al CERN, dove il rivelatore è stato sottoposto a ulteriori test meccanici e termici in diverse sedi italiane. Il 20 agosto, lo strumento completo è tornato a Terni dopo essere stato calibrato per efficienza e risoluzione spaziale utilizzando i fasci di particelle generati dagli acceleratori del CERN.

Dal 24 al 28 agosto, Layer 0 è stato quindi sottoposto all’ultimo passaggio della qualifica spaziale: il test di compatibilità elettromagnetica presso il laboratorio CEM del Dipartimento di Ingegneria, sempre nella sede di Terni. Questa prova è stata decisiva per dimostrare che il nuovo rivelatore non genera segnali elettromagnetici in grado di interferire con il funzionamento dei sistemi della Stazione Spaziale Internazionale. Superato brillantemente anche questo step, lo strumento è pronto per tornare al CERN, dove saranno completati gli ultimi dettagli meccanici prima della spedizione verso il Kennedy Space Center della NASA. Secondo la pianificazione, Layer 0 partirà dal CERN nel gennaio 2027 per raggiungere il Kennedy Space Center, dove sarà integrato nella capsula Dragon di SpaceX in vista del lancio previsto per aprile 2027. Una volta installato sulla sommità di AMS-02 all’esterno della Stazione Spaziale Internazionale, il rivelatore inizierà la sua attività scientifica, contribuendo alla raccolta di nuovi dati sulle particelle cosmiche.

Il dottor Giovanni Ambrosi, dirigente di ricerca dell’INFN e responsabile internazionale del progetto Layer 0, evidenzia come il successo dell’ultimo test rappresenti il coronamento di un’impresa complessa, portata a termine in pochi anni. Ambrosi sottolinea che il risultato conferma le capacità del team congiunto di INFN e Università degli Studi di Perugia, che negli ultimi trenta anni ha sviluppato quattro esperimenti di grandi dimensioni operanti nello spazio, grazie a un’attività dal forte respiro internazionale.

Il gruppo UniPg/INFN di Perugia vanta una lunga esperienza nel settore della fisica spaziale. Storicamente, il team ha avuto responsabilità di rilievo nella progettazione, costruzione e integrazione di AMS-02, del suo prototipo AMS-01 – volato per dieci giorni nel giugno 1998 con lo Space Shuttle Discovery – e degli esperimenti Fermi (in orbita dal 2008) e DAMPE (in orbita dal 2015). Nel corso di tre decenni, una trentina tra ricercatrici, ricercatori e tecnici del Dipartimento di Fisica e Geologia e dell’INFN hanno contribuito allo sviluppo di infrastrutture di laboratorio presso la sede di Pentima del Polo di Terni. Queste strutture hanno permesso di eseguire prove di qualifica spaziale su componenti cruciali degli esperimenti, consolidando il ruolo di Perugia e Terni nella rete internazionale della ricerca spaziale.

Il cuore di AMS-02 è il tracciatore a microstrip di silicio, progettato, costruito e integrato nell’esperimento sotto la responsabilità dell’Università degli Studi di Perugia, in collaborazione con l’Università di Ginevra. Questo sistema consente di separare materia e anti-materia, ed è proprio sul suo circuito di raffreddamento che l’astronauta Luca Parmitano è intervenuto tra il 2019 e il 2020, inserendo un nuovo elemento, l’UTTPS, testato nei laboratori di qualifica di UniPg a Terni.

Nei laboratori dell’Università e dell’INFN presso il Polo di Terni sono state eseguite le prove di qualifica spaziale per la resistenza a vibrazioni, l’operatività in vuoto e in differenti condizioni termiche dell’elettronica di AMS-02, della struttura meccanica del magnete e di una larga frazione dei rivelatori. Ricercatrici, ricercatori, ingegneri e tecnici hanno partecipato alle fasi di integrazione dell’apparato al CERN di Ginevra e al Kennedy Space Center, seguendo da vicino tutte le tappe che hanno portato AMS-02 sulla Stazione Spaziale Internazionale.

L’attività del “Team Spazio” ha avuto un impatto significativo anche sul piano della formazione. Studentesse e studenti dei corsi di laurea in Fisica e Ingegneria, dottorande e dottorandi, assegnisti di ricerca e giovani ricercatrici e ricercatori si sono avvicinati al mondo della ricerca spaziale proprio attraverso AMS-02 e i progetti collegati. L’unicità del programma e il suo ampio respiro internazionale hanno portato anche giovani ricercatori stranieri a scegliere l’Università degli Studi di Perugia come sede della loro attività scientifica. Il coinvolgimento non si limita alla fase di costruzione. Ricercatrici e ricercatori dell’Ateneo di Perugia partecipano in modo continuativo al controllo dell’esperimento sulla Stazione Spaziale Internazionale dalla sala di controllo del CERN di Ginevra, seguendo il funzionamento di AMS-02 e contribuendo all’analisi dei dati scientifici raccolti. In questo contesto, l’arrivo di Layer 0 rappresenta un ulteriore passo avanti, destinato a rafforzare il ruolo del gruppo UniPg/INFN nella ricerca sulle particelle cosmiche e sull’origine dell’Universo.

La realizzazione di Layer 0 risponde a una precisa esigenza scientifica: aumentare la capacità di AMS-02 di individuare segnali di anti-materia e di materia oscura con maggiore precisione e sensibilità. Grazie alla nuova superficie di rivelazione in silicio e all’elettronica dedicata, il rivelatore potrà fornire misure più dettagliate sulla composizione dei raggi cosmici, contribuendo a migliorare i modelli teorici sull’evoluzione dell’Universo.

In sintesi, chi è coinvolto nel progetto è il team congiunto di Università degli Studi di Perugia e INFN, insieme ai partner internazionali MIT, IHEP e CERN; che cosa viene realizzato è il rivelatore Layer 0 per AMS-02; quando si colloca l’ultima fase di qualifica è tra il 24 e il 28 agosto, con il lancio previsto per aprile 2027; dove si svolgono le attività principali è nei laboratori del Polo di Terni, al CERN e al Kennedy Space Center; perché il progetto è importante è per la possibilità di ottenere nuove informazioni sulla materia oscura e sull’anti-materia primordiale.

Con Layer 0, il Polo Universitario di Terni e l’Università degli Studi di Perugia consolidano il proprio ruolo nella grande infrastruttura scientifica rappresentata dalla Stazione Spaziale Internazionale, contribuendo in modo diretto alla ricerca sull’origine e sulla struttura dell’Universo.