INTRODUCTION TO CRAS CENTRO RICERCA AEROSPAZIALE SAPIENZA

Marcello Onofri

Director of the Centro di Ricerca Aerospaziale Sapienza (CRAS)

Rome, January 2009

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Aerospace Research at University of Rome La Sapienza

The University of Rome “La Sapienza” has a long term tradition in aerospace research, with many pioneers of the Italian Space activities.

It is worth to remind that Italy was the third country in the world, after USA and Russia to be able to put in orbit a satellite, thanks to a group of Professors leaded by Luigi Broglio, with the important contribution of Carlo Buongiorno-

This activity has been continuously developing in time with the successful participation to many international Projects, like Cassini, Mars Express, Vega.

From 2008 La Sapienza decided to renew his organization of both didactic and research activity.

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On June 2009 it has been activated the New Faculty of “Ingegneria Aeronautica e dello Spazio”

• Courses: - Fundamental Aerospace Engineering (three years)

- Laurea Magistrale (two years) in “Aeronautical Engineering” - Laurea Magistrale (two years) in “Space Engineering”

- Laurea Magistrale (two years) in “Engineering of Elettronic Systems and Aerospace Telecoms”

- Two Masters (one year with stage in industries in “Space Transportation Systems” and “Satellites and Space Platforms”

- PhD School in Aerospace Technologies (three years)

• 1400 Students • 130 Diploma/year (Fundamental) __ 100 Degree/year (L. Magistrale)• 60 courses specific of the aerospace field• 40 professors in specific aerospace topics

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Aerospace Research Center of Sapienza (CRAS) at University of Rome

• CRAS has been founded in June 2008 gathering the professors of Sapienza involved in aerospace research and working in different Faculties or Departments:

– Physics– Mechanics and Aeronautics– Information and Communication Science and Technique– Computer Science and Systemics– Electronic Engineering– Electrical Engineering– Aerospace Engineering and Astronautics– Experimental Medicine– Chemistry– Chemical, Materials, Raw materials and Metallurgical Engineering– Hydraulics, Transports and Roads

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Deep Space Observation Deep Space Observation and Fundamental Physicsand Fundamental Physics

Astrophysics, cosmology, unmanned Astrophysics, cosmology, unmanned solar system exploration, …solar system exploration, …

Aerospace Research Center of Sapienza (CRAS) at University of Rome

Earth Observation and Earth Observation and Earth Science Earth Science

Telecommunication and Telecommunication and NavigationNavigation

navigation, telecommunications navigation, telecommunications meteorology, safety,meteorology, safety, … …

Access to SpaceAccess to Spacelaunchers, re-entry launchers, re-entry

vehiclesvehicles, …, …

Human activities in Human activities in SpaceSpace

medicine, biotechnologies, medicine, biotechnologies, microgravity, …microgravity, …

Space Vehicles Space Vehicles TechnologyTechnology

satellites, orbiting platforms, satellites, orbiting platforms, electronics, robotics, thermal electronics, robotics, thermal

control, … control, …

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Many of CRAS scientists are deeply involved in some of the main International Space Programs

Just to provide non exhaustive examples:

Mars Exploration, with the group leaded by G. Picardi which first discovered trace of water under the Mars surface

The astrophysics studies performed by the P. DeBernardis team

Cassini and Titano missions with the group leaded by L. Iess

Vega, Solid Rocket Motor ESA Program with the participation of the group leaded by M. DiGiacinto

SAR radar development which made the the CosmoSkyMed Program the most advanced international application of dual technology for earth observation programs, leaded by T. Bucciarelli and P.F. Lombardo

Rocket Liquid Propulsion by LOx-Methane Engines, with the group leaded by M. Onofri

Materials and Smart Structure Studies, with the groups leaded by T. Valente and by P. Gaudenzi

The ESA IXV Re-entry vehicle project with the participation of the group leaded by M. Onofri

The robotic and artificial intelligence applications performed by the groups of D. Nardi and S. Monaco

The earth observation applications leaded by M. Pierdicca and F. Marzano

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Forte interazione tra Ricerca e Formazionee tra Università e Industrie

• Periodi di stage presso aziende (Tesi)

• Lavoro comune di docenti e studenti per lo sviluppo di sistemi sofisticati e

componenti ad alta tecnologia : • elevata precisione • affidabilità• capacità di predizione del funzionamento

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Programma Cassini-Huygens : Inserimento nell’orbita attorno a Saturno NASA JPL – ASI, June 30, 2005

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L’esplorazione di Titano, con la sonda Cassini-Huygens, January 14, 2005

Picardi, Iess, Seu

Formazioni geologiche caratterizzate da erosioni dovute a precipitazioni ed attività fluviali indicano che la loro evoluzione è stata molto simile a quella avvenuta sulla Terra.

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Mars Advanced Radar for Surface and Ionosphere Sounding MARS EXPRESS

• Antenna a bassa frequenza capace

di penetrare il suolo

• Ha consentito la scoperta dell’acqua sotto la superficie di Marte

Picardi SeuCicchetti

Esplorazione Spaziale

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Radar capace di immagini ad altissima risoluzione della superficie terrestre (o di altri pianeti) usando le microonde: non lavora nel visibile, può funzionare anche di notte e in presenza di nuvole .

Bucciarelli Lombardo Pastina

Picardi Seu

Impieghi: Impieghi: - missioni a carattere scientificomissioni a carattere scientifico (studi sul (studi sul geoide terrestre, sul moto delle placche tettoniche, geoide terrestre, sul moto delle placche tettoniche, attività vulcanica, correnti marine), attività vulcanica, correnti marine),

- per la sicurezzaper la sicurezza (controllo di zone ad alto rischio (controllo di zone ad alto rischio geologico e di terremoto, analisi e guida degli interventi geologico e di terremoto, analisi e guida degli interventi di soccorso dopo eventi catastrofici, controllo della di soccorso dopo eventi catastrofici, controllo della stabilità di edifici storici e sviluppo delle città, controllo stabilità di edifici storici e sviluppo delle città, controllo dell’inquinamento marino o atmosferico, degli iceberg in dell’inquinamento marino o atmosferico, degli iceberg in

navigazione artica)navigazione artica)

- per scopi economiciper scopi economici (sviluppo delle culture (sviluppo delle culture agricole, attivitò forestali, della pesca oceanica)agricole, attivitò forestali, della pesca oceanica)

- - per ricerche archeologicheper ricerche archeologiche anche in aree anche in aree difficilmente raggiungibilidifficilmente raggiungibili

SAR (Synthetic Aperture Radar)SAR (Synthetic Aperture Radar)

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COSMO-SkyMed – 2a Generazione ASI - Thales Alenia Space

Evoluzione del radar di

immagine COSMO in un

sistema multi-fascio

Moto della

piattaforma

Lombardo

Bucciarelli

Pastina

Esplorazione SpazialeSAR (Synthetic Aperture Radar)SAR (Synthetic Aperture Radar)

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Galileo Test RangeASI - Thales Alenia Space

• Monitoraggio dei Segnali GALILEO

• Protezione dalla interferenze e.m.

• Compatibilità elettromagnetica e Pseudolites

• Correzioni differenziali• Sviluppo ricevitori ad hoc

Bernardi Lombardo

Cicchetti Marietti

Ferrara Olivieri

Gaudenzi Trifiletti

Navigazione: Sistema GalileoNavigazione: Sistema Galileo

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Configurazioni Aerotermodinamiche per Sistemi di Trasporto (ASI-CIRA)

Progetto aerodinamico di VEGA• Aeroacustica• Modellizzazione della turbolenza• Carichi termici Sabetta

Grasso

Nasuti

Onofri

Paciorri

Pirozzoli

Progetto VEGA - Aerodinamica

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“Helium Solution” per VEGA (AVIO - ESA - ASI)

•Oscillazioni di pressione nel transitorio di accensione

•Eliminate utilizzando come pressurizzante Elio al posto dell’azoto

•Verifica sperimentale: Salto di Quirra 19/12/05

•Soluzione adottata in tutti gli stadi di Vega (1° lancio previsto a fine 2008)

Di GiacintoFavini

Progetto VEGA - Propulsione

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• Verifica strutturale booster di Z9 • Analisi aeroelastica in fase transonica• Caratterizazione viscoelastica del grano propellente del I stadio P80• Caratterizzazione dinamica sperimentale

dell’interstadio 2-3• Analisi di stabilità del IV stadio • Analisi vibroacustica del motore P-80

Balis CremaGaudenziCoppotelliMastroddi

Progetto VEGA - Strutture

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“VEGA Evolution”: 3° Stadio con Propulsione a Metano

Modelli di Simulazione per:

• Combustione LOX-LCH4

• Reduced Chemical Kinetic Mechanisms

• Scambio di calore alle pareti dei condotti di raffreddamento

• Raffreddamento Pareti con Film Cooling

•Transitori in Camere di Spinta a propellenti criogenici

• UgelliOnofri LentiniNasutiValorani

Progetto LYRA - Propulsione

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IXV Mission (ESA)

Dimostratore tecnologico

• Rientro ipersonico• Sistemi di protezione termica

Progetto IXV – Aerotermodinamica

Onofri SabettaPaciorri

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Materiali InnovativiPROgetto nazionale Ricerche Aerospaziali

ASI-CIRA Thales Alenia Space

- ULTRA HIGH TEMPERATURE CERAMICS

- Rivestimenti SiC- ZrB2/TiB2/MoSi2/HfB2per sharp nose e leading edges

Valente T.Valente T.BartuliBartuliValente M.Valente M.

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Propulsione Satellitare Thales Alenia Space - Gavazzi

• Propulsione Elettrica– Diagnostica e sperimentazione di propulsori a plasma– Misure di prestazioni e di parametri del plasma– Studi-test su thruster MPD a propellente solido (teflon)

• Progetto di Mini/Micro Propulsori a gas freddo– Target: propulsori per Attitude Control System (1-100 mN) di satelliti 10-100

kg– Attività: Progettazione valvole e ugello / selezione propellente e stoccaggio

per massima efficienza– Realizzazione prototipi

Balucani, Nasuti, Onofri, Paccani

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Satellite Attitude Control Simulator

• Nonlinear modelling and control• Experimental platform and ground station• ASI patent

MonacoDi GiamberardinoBattilotti

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Global Trajectory Optimization Competition NASA JPL - ESA

2007: Missione ottimale(per durata e consumo)di rendez-vouscon 4 asteroidi

Gruppo di studenti coordinato dal prof.Colasurdo 1° Classificato su oltre 30 partecipanti:

- università (Mosca,Monaco,Delft,Pechino,Virginia) - agenzie (ESA,CNES,DLR, Moscow Aviation Inst.) - industrie (Alcatel,EADS Astrium,GMV)

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European Student Moon OrbiterESA

- Satellite sperimentale scientifico

- Progettato da studenti europei

- In orbita lunare nel 2011

Attività• Radiometro a microonde• Controllo termico• Stazioni di terra

Dei 9 studenti selezionati da ESA per il System Engineering Team 4 sono nostri studenti

Team:30 studenti GrasselliFontanaMarzanoMonaco PerrottaPierdicca