Ave Caesar!

Lo scorso Dicembre ha preso il via il progetto CAESAR un progetto per lo Space Weather finanziato dall’Agenzia Spaziale Italiana, che ha lo scopo di creare un centro di raccolta dati nazionale per il meteo spaziale. 

di Fabio Giannattasio

Con il termine Space Weather (Meteorologia spaziale) si intende  l’insieme delle condizioni fisiche del Sole, dello spazio interplanetario (più in generale della cosiddetta eliosfera) e dell’ambiente circumterrestre e circumplanetario (relativo ad altri pianeti del Sistema Solare). Il “tempo meteorologico spaziale” dipende dalle condizioni in cui si trova il Sole e dalla dinamica dell’interazione dell’attività solare con il campo magnetico terrestre e con l’atmosfera. 

La maggior parte degli eventi solari ha effetti trascurabili sulle attività quotidiane ma, talvolta, le condizioni fisiche dello spazio che circonda il nostro pianeta possono avere effetti sui sistemi tecnologici da cui dipendiamo. Una ricerca dell’ESA ha stimato che il potenziale impatto socio-economico in Europa derivante da un singolo evento estremo potrebbe essere di circa 15 miliardi di euro. Per questo motivo lo studio dei fenomeni che avvengono in seguito all’interazione tra Sole e Terra è ormai divenuto fondamentale e propedeutico alla loro futura previsione con adeguato anticipo, in modo da mettere in sicurezza le infrastrutture e le persone potenzialmente coinvolte. Infatti la nostra civiltà è diventata sempre più tecnologica. Negli ultimi decenni dipende sempre di più dai servizi offerti dalle migliaia di satelliti in orbita, metà dei quali, ad esempio, garantiscono le telecomunicazioni in tutto il globo, e dalle infrastrutture a Terra come ad esempio le reti elettriche. Inoltre abbiamo il dovere di proteggere anche la nostra piccola “colonia” che vive permanentemente nello spazio: gli astronauti della stazione internazionale. E in futuro dovremo pensare anche agli equipaggi impegnati nei viaggi verso la Luna e Marte!

Un progetto per lo Space Weather

In questo contesto il 21 Dicembre 2021 ha preso il via CAESAR (Comprehensive Space Weather Studies for the ASPIS Prototype Realization), un nuovo progetto della durata di 25 mesi, che risponde ad un bando nato dall’accordo tra ASI e Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF). Il progetto è finalizzato alla realizzazione di un centro scientifico nazionale di raccolta, elaborazione e distribuzione di dati Space Weather rivolto alla comunità scientifica italiana. Il centro dati, denominato ASPIS (ASI Space Weather Infrastructure) avrà lo scopo di incoraggiare le sinergie tra i diversi team scientifici e di consentire l’accesso più efficiente ai dati multidisciplinari.

Il personale che afferisce al progetto CAESAR ha le competenze necessarie per coprire tutte le fondamentali tematiche coinvolte nello Space Weather: la Fisica del Sole, l’interazione Sole-Terra, il Geomagnetismo, l’accoppiamento magnetosfera-ionosfera e la Fisica dell’alta atmosfera terrestre, gli effetti dello Space Weather sui pianeti del Sistema Solare, la Fisica dei Raggi Cosmici Galattici e l’impatto dello Space Weather su sistemi tecnologici e biologici. 

E’ questa una opportunità molto importante per la comunità scientifica italiana poiché consentirà la creazione di una infrastruttura nazionale permanente che raccoglierà dati e prodotti inerenti allo Space Weather. 

Il progetto si articola in diverse unità di ricerca gestite da differenti istituti esperti del settore. 

Oltre al coordinamento di alcuni pacchetti di lavoro, il ruolo dell’INGV è quello di contribuire al progetto fornendo numerosi prodotti. In particolare l’INGV fornirà:

• i dati delle tre stazioni ionosferiche (a Roma, nell’Osservatorio di Gibilmanna, vicino a Palermo, e a Baia Terra Nova nella base italiana nella regione antartica). Inoltre, grazie ad una collaborazione scientifica tra Italia e Argentina, saranno compresi anche due osservatori ionosferici argentini (Tucumán e Bahia Blanca) dotati di una ionosonda Advanced Ionospheric Sounder (AIS), sviluppata all’INGV. 
• i dati delle  stazioni e osservatori magnetici italiani (L’Aquila, Castello Tesino, Lampedusa, Duronia e Gagliano) e in Antartide situati presso la Stazione Mario Zucchelli (Baia Terra Nova) e sull’altopiano antartico presso la Stazione Concordia. 
• Previsione 1 ora in anticipo dell’indice geomagnetico a bassa latitudine SYM-H, che descrive le variazioni del campo geomagnetico durante una tempesta geomagnetica associate all’amplificazione della corrente ad anello intorno alla Terra. Questa corrente si “accende” in determinate condizioni in seguito all’interazione delle particelle di origine solare con la cavità magnetosferica.
• Mappe di massima frequenza utilizzabile nelle comunicazioni radio (MUF) e della cosiddetta distanza di skip (la distanza coperta sulla Terra da onde radio trasmesse che “rimbalzano” sulla ionosfera e tornano giù) ottenute dai dati di ionosonda e centrate su Milano, Roma, Catania e Cagliari. 

• Mappe globali di indici ionosferici ottenute da misure da satellite. Tali indici (denominati RODI, ROTI e ROTEI) caratterizzano le variazioni delle condizioni ionosferiche, mettendo ad esempio in risalto alcune strutture che si formano nella ionosfera e la loro evoluzione.

• Mappe globali di alcuni parametri fisici osservati in ionosfera tramite misure da satellite. Saranno caratterizzati parametri fondamentali per capire lo stato fisico della ionosfera, quali il vettore campo magnetico (sia totale che discriminando il solo contributo da sorgenti esterne, cioè la parte di campo geomagnetico generato da correnti magnetosferiche e ionosferiche), il campo elettrico, la densità e la temperatura elettronica, la conducibilità elettrica.
• Calcolo dell’indice GIC (Geomagnetically Induced Currents) che fornisce un’indicazione dell’intensità delle correnti indotte al suolo e prodotte dalle variazioni del campo geomagnetico orizzontale a Terra in seguito all’amplificazione di correnti ionosferiche. Per il territorio italiano l’indice sarà finalizzato ad un livello di allerta che quantifichi, sulla base dei dati da osservatorio geomagnetico nella Penisola, il rischio che tali correnti siano abbastanza intense da danneggiare infrastrutture a Terra.
• Mappe di eventi di Loss Of Lock, in cui il segnale dai satelliti di navigazione e posizionamento può essere perso (ovvero il satellite non è più “agganciato”) a causa di determinati eventi di attività solare e geomagnetica. Tali mappe saranno ottenute a partire da dati da satellite.

Oltre a fornire i prodotti qui brevemente riassunti, il personale INGV collaborerà alle attività di altri istituti ed università, contribuendo alla sinergia e all’armonizzazione di tutte le tematiche affrontate, che è il vero punto di forza del progetto. Il progetto CAESAR infatti coinvolge oltre 75 scienziati da Università ed Enti di ricerca in tutta Italia (Università di Roma Tor Vergata, Università di Catania, Università di Genova, Università della Calabria, Università di Trento, Università dell’Aquila, Università di Perugia, ASI, INAF, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), nonché personale afferente ad alcuni centri di ricerca internazionali.

Insomma, siamo di fronte ad un vero spartiacque per la comunità scientifica, che vedrà la nascita di una infrastruttura che ha l’ambizione di essere sempre più ricca ed efficiente, un riferimento per tutti coloro che si occupano di Space Weather in Italia.

Rimanete aggiornati sulle novità del progetto: sito CAESAR