INTRODUCTION TO CRAS CENTRO RICERCA AEROSPAZIALE SAPIENZA

1. Director of the Centro di Ricerca Aerospaziale Sapienza (CRAS) Rome, January 2009 INTRODUCTION TO CRAS CENTRO RICERCA AEROSPAZIALE SAPIENZA Marcello Onofri

2. 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 timewith 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. CRAS Sapienza

3. 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 CRAS Sapienza

4. 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 CRAS Sapienza

5. Aerospace Research Center of Sapienza (CRAS) at University of Rome Deep Space Observation and Fundamental Physics Astrophysics, cosmology, unmanned solar system exploration, … Earth Observation and Earth Science Human activities in Space medicine, biotechnologies, microgravity, … Access to Space launchers, re-entry vehicles, … CRAS Telecommunication and Navigation navigation, telecommunications meteorology, safety, … Space Vehicles Technology satellites, orbiting platforms, electronics, robotics, thermal control, … CRAS Sapienza

6. 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 studiesperformed by the P. DeBernardis team • Cassini and Titano missionswith the group leaded by L. Iess • Vega, Solid Rocket Motor ESA Programwith the participation of the group leaded by M. DiGiacinto • SAR radar developmentwhich made the the CosmoSkyMed Program the most advanced international applicationof 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 vehicleprojectwith the participation of the group leaded by M. Onofri • The robotic and artificial intelligence applicationsperformed by the groupsof D. Nardi and S. Monaco • The earth observation applicationsleaded by M. Pierdicca and F. Marzano CRAS Sapienza

7. 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 CRAS Sapienza

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

9. 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. CRAS Sapienza

10. Esplorazione Spaziale 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 Seu Cicchetti CRAS Sapienza

11. SAR (Synthetic Aperture Radar) 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 . • Impieghi: • missioni a carattere scientifico(studi sul geoide terrestre, sul moto delle placche tettoniche, attività vulcanica, correnti marine), • per la sicurezza(controllo di zone ad alto rischio geologico e di terremoto, analisi e guida degli interventi di soccorso dopo eventi catastrofici, controllo della stabilità di edifici storici e sviluppo delle città, controllo dell’inquinamento marino o atmosferico, degli iceberg in navigazione artica) • per scopi economici(sviluppo delle culture agricole, attivitò forestali, della pesca oceanica) • - per ricerche archeologicheanche in aree difficilmente raggiungibili Bucciarelli Lombardo Pastina Picardi Seu CRAS Sapienza

12. Moto della piattaforma SAR (Synthetic Aperture Radar) Esplorazione Spaziale COSMO-SkyMed – 2a GenerazioneASI - Thales Alenia Space Evoluzione del radar di immagine COSMO in un sistema multi-fascio Lombardo Bucciarelli Pastina CRAS Sapienza

13. Navigazione: Sistema Galileo 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 CRAS Sapienza

14. Progetto VEGA - Aerodinamica Configurazioni Aerotermodinamiche per Sistemi di Trasporto (ASI-CIRA) Progetto aerodinamico di VEGA • Aeroacustica • Modellizzazione della turbolenza • Carichi termici Sabetta Grasso Nasuti Onofri Paciorri Pirozzoli CRAS Sapienza

15. Progetto VEGA - Propulsione “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 Giacinto Favini CRAS Sapienza

16. Progetto VEGA - Strutture • 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 vibroacusticadel motore P-80 Balis Crema Gaudenzi Coppotelli Mastroddi CRAS Sapienza

17. Progetto LYRA - Propulsione “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 • Ugelli Onofri Lentini Nasuti Valorani CRAS Sapienza

18. Progetto IXV – Aerotermodinamica IXV Mission (ESA) • Dimostratore tecnologico • Rientro ipersonico • Sistemi di protezione termica Onofri Sabetta Paciorri CRAS Sapienza

19. Materiali InnovativiPROgetto nazionale Ricerche AerospazialiASI-CIRA Thales Alenia Space - ULTRA HIGH TEMPERATURE CERAMICS- Rivestimenti SiC- ZrB2/TiB2/MoSi2/HfB2per sharp nose e leading edges Valente T. Bartuli Valente M. CRAS Sapienza

20. Balucani, Nasuti, Onofri, Paccani 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 thrusterMPD 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 CRAS Sapienza

21. Satellite Attitude Control Simulator • Nonlinear modelling and control • Experimental platform and ground station • ASI patent Monaco Di Giamberardino Battilotti CRAS Sapienza

22. Global Trajectory Optimization Competition NASA JPL - ESA 2007: Missione ottimale (per durata e consumo) di rendez-vous con 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) CRAS Sapienza

23. European Student Moon OrbiterESA - Satellite sperimentale scientifico - Progettato da studenti europei - In orbita lunare nel 2011 • Team: • 30 studenti • Grasselli • Fontana • Marzano • Monaco • Perrotta • Pierdicca • Attività • Radiometro a microonde • Controllo termico • Stazioni di terra • Dei 9 studenti selezionati da ESA per il • System Engineering Team 4 sono nostri studenti CRAS Sapienza