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Il Politecnico di Milano è coordinatore del progetto CRADLE (Collecting Asteroid-Orbiting Samples), finanziato nel quadro del programma europeo Marie Skłodowska-Curie Fellowship (MSCA-IF). Alla testa del progetto c’è Mirko Trisolini, 33 anni, esperto di dinamica di corpi celesti, satelliti e detriti spaziali, in particolare del moto di frammenti e particelle attorno a corpi minori del nostro Sistema Solare, come asteroidi e comete. Con il progetto CRADLE, Trisolini vuole mettere a punto un metodo innovativo per l’esplorazione e la raccolta di campioni di polveri di asteroidi e comete. 

A COSA CI SERVONO GLI ASTEROIDI? 

Di questi corpi celesti sappiamo ancora molto meno di quanto ci piacerebbe. Sappiamo però che sono ricchi di risorse preziose come metalli, silicati e acqua, che potrebbero sfruttate per consentire l’autosufficienza degli equipaggi durante future missioni di lunga durata, e che ci danno informazioni sulla storia della nostra galassia.

“Esplorare la composizione di questi corpi celesti ci permetterà di migliorare la conoscenza del Sistema Solare, ma anche di imparare come sfruttare le risorse dello spazio: risorse minerarie, per esempio, e altre vitali per future missioni con equipaggio, come l’acqua che potrebbe trovarsi sotto la superficie”

spiega Trisolini, che a questo scopo studia la dinamica e la composizione delle loro polveri e vuole mettere a punto un sistema efficace per la raccolta di campioni senza bisogno di far atterrare una sonda sul corpo celeste (operazione, questa dell’atterraggio, davvero molto complessa, come abbiamo imparato dalla Missione Rosetta). 

COME FUNZIONA (IN TEORIA) 

Le particelle verrebbero generate colpendo l’asteroide con un piccolo proiettile. Le particelle generate dall’esplosione vengono espulse in orbita, dove possono essere raccolte da una sonda orbitante. Cradle quindi studia il movimento della particella attorno all’asteroide per prevedere quali regioni saranno più favorevoli alla raccolta e, stimando il numero di particelle, deriva la dimensione richiesta dello strumento per la raccolta. Lo step intermedio del progetto porterà Trisolini a sviluppare modelli più precisi per la raccolta e il comportamento in orbita dei materiali estraibili dagli asteroidi, con tecniche di image processing e ricostruzione delle caratteristiche delle particelle.

“Utilizziamo modelli statistici, integrando anche le immagini dell’evento di impatto e del sito di impatto. La raccolta delle particelle in orbita si basa sulla previsione delle posizioni delle particelle dopo l’impatto; pertanto, il miglioramento della robustezza dell’analisi di impatto unito a metodi di analisi statistica è di fondamentale importanza. La raccolta in orbita significa, inoltre, capire dove posizionare il veicolo spaziale attorno all’asteroide e con quale tipo di strumento per la raccolta deve essere equipaggiato”, spiega il ricercatore. 

DAL POLI SI ARRIVA OVUNQUE NEL SISTEMA SOLARE 

Mirko Trisolini lavora con il gruppo COMPASS del Dipartimento di Scienze e Tecnologie Aerospaziali del Politecnico di Milano. Di lui abbiamo parlato anche nel 2021, quando ha vinto un grant “Marie Curie Individual Fellowship”: un assegno di ricerca dedicato a giovani ricercatori che si occupano di temi cruciali per la società. “Ho scelto il Politecnico come host institution”, ci spiega, “per l’esperienza e il background tecnico del gruppo di ricerca in cui sono inserito e le radicate collaborazioni, anche internazionali, a cui ha accesso”: Trisolini infatti sta lavorando in rete con l’Università di Padova e l’Agenzia Spaziale Giapponese (JAXA) allo sviluppo della tecnologia, sotto la supervisione della professoressa Camilla Colombo del Politecnico di Milano e del professore Yuichi Tsuda della Jaxa, Project Manager della missione Hayabusa 2, che ha raccolto campioni dall’asteroide Ryugu e li ha riportati sulla Terra. 

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Nasce a Milano l’ecosistema della tecnologia e dell’innovazione sostenibile MUSA (Multilayered Urban Sustainability Action): la collaborazione tra l’Università di Milano-Bicocca, ente proponente, il Politecnico di Milano, l’Università Bocconi e l’Università Statale di Milano consentirà di sviluppare soluzioni smart per l’energia rinnovabile e la gestione dei rifiuti, studiare nuovi modelli di mobilità green, creare un polo di incubazione e accelerazione per startup, ottimizzare l’utilizzo dei big data per la salute e il benessere dei cittadini, mettere a punto nuove soluzioni di finanza sostenibile e creare le condizioni per una società sempre più inclusiva, libera da disuguaglianze.

Trasformare l’area metropolitana di Milano in un ecosistema di innovazione per la rigenerazione urbana, un modello replicabile a livello nazionale ed europeo. È questa l’ambiziosa sfida che i quattro atenei affronteranno nei prossimi tre anni grazie alle partnership con 24 soggetti pubblici e privati e a un investimento complessivo di 116 milioni di euro, finanziato per 110 milioni dal Piano nazionale di ripresa e resilienza (PNRR).

Gli ambiti di intervento del progetto, chiamati “spoke”, sono sei, ognuno coordinato da uno o più atenei:

• Rigenerazione urbana (Urban regeneration – City of tomorrow)
• Big data e open data per le Scienze della vita (Big Data-Open Data in Life Sciences)
• Imprenditorialità e trasferimento tecnologico (Deep Tech: Entrepreneurship & Technology Transfer)
• Impatto economico e finanza sostenibile (Economic Impact and Sustainable Finance)
• Moda, lusso e design sostenibili (Sustainable Fashion, Luxury and Design)
• Innovazione per società sostenibili e inclusive (Innovation for Sustainable and Inclusive Societies)

MUSA è stato presentato presso l’Università di Milano-Bicocca alla presenza dei rettori dei quattro atenei: Giovanna Iannantuoni (Università di Milano-Bicocca), Ferruccio Resta (Politecnico di Milano), Gianmario Verona (Bocconi), Elio Franzini (Università Statale di Milano), del presidente di Regione Lombardia, Attilio Fontana, dell’assessore per l’Istruzione, università, ricerca, innovazione e semplificazione della Regione, Fabrizio Sala, del sindaco di Milano, Giuseppe Sala, e del presidente di Fondazione Cariplo, Giovanni Fosti.

Sviluppare tecnologie per la sostenibilità economica e circolare e promuovere l’imprenditorialità high-tech. Sono questi i due principali obiettivi del Politecnico di Milano all’interno dell’ecosistema MUSA. La Regione Lombardia e l’area metropolitana di Milano, in particolare, rappresentano un unicum nel contesto nazionale, a partire da settori di punta, come la moda e il design, via via fino alle nuove imprese ad alto tasso di innovazione. La Fondazione Politecnico di Milano, da sempre vicino ai bisogni delle aziende, gestirà insieme all’ateneo i due spoke di riferimento.

ha commentato Ferruccio Resta.

Nell’immagine di copertina, da sinistra a destra, i rettori dei quattro atenei: Gianmario Verona (Università Bocconi), Elio Franzini (Università Statale di Milano), Giovanna Iannantuoni (Università di Milano-Bicocca), Ferruccio Resta (Politecnico di Milano).

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Credits header: lombardiaeconomy.it

Stonehenge continua ad attirare l’attenzione di studiosi e ricercatori a più di quattro millenni dalla sua costruzione. Il Professor Giulio Magli del Politecnico di Milano e il Professor Juan Antonio Belmonte dell’Instituto de Astrofísica de Canarias e Universidad de La Laguna di Tenerife hanno pubblicato su Antiquity, autorevole rivista di Archeologia, uno studio innovativo che aiuta a spiegare la funzione originaria del monumento: la teoria per la quale la funzione di Stonehenge sarebbe stata quella di calendario solare è errata. La sua conformazione mostrerebbe invece un interesse simbolico dei costruttori per il ciclo solare e sarebbe legata alla connessione tra vita ultraterrena e solstizio d’inverno, presente nelle società neolitiche.

L’archeoastronomia, che spesso utilizza le immagini satellitari per studiare l’orientamento di siti archeologici, ha un ruolo chiave in questa interpretazione, poiché Stonehenge mostra un allineamento astronomico rispetto al sole in connessione sia all’alba del solstizio d’estate, che al tramonto del solstizio d’inverno.

Nell’articolo, Magli e Belmonte confutano la teoria secondo cui il monumento sarebbe stato utilizzato come un gigantesco calendario basato su 365 giorni all’anno, suddivisi in 12 mesi, con l’inserimento di un anno bisestile ogni quattro, un calendario identico a quello Alessandrino, introdotto più di due millenni dopo, alla fine del I secolo a.C., come combinazione del Calendario Giuliano e del Calendario Egizio. Gli autori mostrano che questa teoria si basa su una serie di interpretazioni forzate delle connessioni astronomiche del monumento, oltre che su discutibili numerologie e analogie non supportate.

Magli e Belmonte analizzano in primo luogo l’elemento astronomico: mostrano che il lento movimento del sole all’orizzonte nei giorni prossimi ai solstizi rende impossibile controllare il corretto funzionamento del presunto calendario, poiché il dispositivo, composto da enormi pietre, dovrebbe essere in grado di distinguere posizioni molto precise, meno di 1/10 di grado.

In secondo luogo, la numerologia. Attribuire significati ai “numeri” in un monumento è una procedura sempre rischiosa: per esempio, in questo caso, un “numero chiave” del presunto calendario, 12, non è riconoscibile in nessun elemento di Stonehenge.

Infine, i modelli culturali. Una prima elaborazione del calendario di 365 giorni più 1 è documentata in Egitto solo due millenni dopo Stonehenge (ed è entrata in uso secoli dopo). Un trasferimento e un’elaborazione di nozioni con l’Egitto avvenuto intorno al 2600 a.C. non ha basi archeologiche.

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Dal 1961, anno del primo volo orbitale, circa 600 persone sono andate nello spazio. Le donne a farlo sono state 75 (secondo i dati di marzo 2022, fonte: nasa.gov).

Guarda la lista delle astronaute nella storia

Senza andare tanto lontano, anche sulla Terra le professioni dell’aerospace sono dominate prevalentemente da uomini. Nel mondo, le donne in questo comparto industriale rappresentano circa il 25% della forza lavoro. È un tema di cui sempre più si occupano il mondo accademico, le aziende, le istituzioni e le fondazioni in tutto il mondo: un terreno fertile per i player che fanno sistema verso l’obiettivo di un maggior equilibrio di genere, anche attraverso borse di studio e di dottorato dedicate alle donne che intraprendono questa strada (lo spieghiamo anche qui e qui).

È il caso delle ricercatrici Eleonora Andreis e Mariachiara Gallia, dottorande del dipartimento di Scienze e Tecnologie Aerospaziali del Politecnico di Milano, che nel 2022 hanno vinto due prestigiose borse di studio Amelia Earhart Fellowship, assegnata annualmente da Zonta International a 30 giovani donne che perseguono un dottorato di ricerca in campo aerospaziale o astrofisico in tutto il mondo. Abbiamo parlato con le due ricercatrici politecniche premiate quest’anno e ci siamo fatti raccontare su cosa stanno lavorando.

Eleonora Andreis, 25 anni, triennale in ingegneria aerospaziale in e magistrale in ingegneria spaziale, con un Erasmus all’università di Liegi in Belgio.

“Il tema di ricerca del mio Phd riguarda lo sviluppo di algoritmi per la navigazione autonoma di satelliti miniaturizzati nello spazio profondo, nel contesto del progetto EXTREMA (vincitore di un ERC- Consolidator Grant nel 2019). Lavoro nel DART GROUP supervisionato dal professor Francesco Topputo”.

Il progetto di Andreis consiste nello sviluppare algoritmi che permettano ad un satellite miniaturizzato di localizzarsi autonomamente nello spazio interplanetario: il satellite osserva l’ambiente esterno con delle fotocamere posizionate a bordo e riesce a ricavare la sua posizione triangolando le informazioni che ne estrae, “similmente – ci spiega Andreis – a quello che facevano i naviganti nell’antichità osservando il cielo stellato”.

Il suo progetto si focalizza su satelliti piccoli e a basso costo, che promettono di essere i principali protagonisti della ricerca spaziale nei prossimi anni. Ma navigare da Terra un satellite miniaturizzato ha un costo simile a pilotare un satellite standard, quindi Andreis lavora soprattutto per rendere autonomo il satellite nel compiere le sue operazioni di navigazione. Al contempo, sviluppa tecnologie e metodologie di navigazione piccole ed economiche, testandole su hardware rappresentativi della strumentazione a bordo.

“Un altro aspetto innovativo del mio progetto risiede nel contesto in cui gli algoritmi di navigazione vengono applicati, ovvero quello dello spazio profondo. Oggigiorno, la ricerca nel campo della navigazione ottica autonoma è maggiormente concentrata su altri casi studio, in particolare casi in cui il satellite è vicino o mediamente vicino al corpo che sta osservando che può essere ad esempio un corpo celeste o un altro satellite, mentre pochi gruppi di ricerca lavorano sull’applicazione interplanetaria”.

“In realtà durante gli anni universitari non avevo programmato di fare il dottorato”, conclude Andreis. “È stata una decisione presa nel corso dell’ultimo anno, mentre stavo lavorando per la tesi magistrale. Le tematiche su cui stavo lavorando in tesi mi avevano intrigato molto e allo stesso tempo si erano aperte delle posizioni di dottorato su temi di ricerca molto simili nel contesto di un progetto molto importante (EXTREMA), quindi ho preso la palla al balzo. Dopo aver concluso il mio percorso di dottorato, il mio progetto è di rimanere nell’ambito della ricerca”.

Mariachiara Gallia, 26 anni, triennale in ingegneria aerospaziale e magistrale in ingegneria aeronautica. Durante la magistrale ha svolto un periodo in Erasmus all’università di Southampton.

“Fin da quando ero bambina ho sempre avuto passione per la matematica e la fisica. Sono sempre stata molto curiosa e in particolare mi hanno sempre affascinato i velivoli e il loro funzionamento. Però dopo aver fatto il liceo scientifico avevo scelto di iscrivermi alla facoltà di matematica guidata dalla passione che avevo coltivato durante il liceo. Dopo pochi mesi, mi sono accorta che in realtà la matematica che avevo studiato alle superiori non aveva niente a che vedere con quello che stavo facendo. Quindi ho deciso di spostarmi su una facoltà più pratica e più vicina alla realtà. Ho quindi deciso di iscrivermi a ingegneria aerospaziale e ho subito capito che sarebbe stato l’ambito in cui avrei voluto lavorare, in particolare mi appassionava molto l’aeronautica e l’aerodinamica dei velivoli”.

Gallia si sta occupando di simulazione numerica dell’accrescimento di ghiaccio e dei sistemi di protezione anti-ghiaccio su velivoli ad ala fissa e rotante, tramite lo sviluppo del framework di simulazione PoliMIce. “Lavoro con il gruppo di ricerca del prof. Guardone con Dr. Barbara Re, Dr. Giulio Gori, Dr. Camilla Conti e i miei colleghi dottorandi: Tommaso Bellosta, Andrea Rausa, Alessandro Donizetti, Luca Abergo, Francesco Caccia e Yang Peng. L’obiettivo principale del mio progetto di ricerca è quello di sviluppare un framework che possa aiutare nel design e ottimizzazione di sistemi anti-ghiaccio.

Una parte del mio progetto consiste nello studiare la fisica del problema quindi l’aerodinamica del velivolo, la traiettoria delle particelle della nuvola che impattano sul velivolo e in particolare gli scambi die energia e di massa che regolano la formazione e lo scioglimento (quando viene attivato il sistema anti-ghiaccio) del ghiaccio. La seconda parte consiste nell’applicazione di metodi di ottimizzazione al design di un sistema anti-ghiaccio. In particolare, il fattore innovativo riguarda l’ottimizzazione che viene svolta in maniera robusta, cioè considerando le incertezze nei parametri di design in modo da ottenere un sistema più affidabile e sicuro anche fuori dalle condizioni deterministiche di design”.

Come Andreis, anche Gallia era inizialmente convinta di voler andare a lavorare in azienda una volta finita l’università. “Ho iniziato ad appassionarmi alla ricerca grazie all’ambiente sereno e stimolante che ho trovato mentre scrivevo la tesi con il prof. Guardone e il suo gruppo di ricerca. Così, finita la tesi, ho deciso di provare a intraprendere questo percorso che per ora, nonostante i normali alti e bassi, mi sta portando molte soddisfazioni. Il Poli è riconosciuto all’estero come un polo d’eccellenza, offre molte possibilità per svolgere la propria ricerca e anche possibilità di collaborazioni con istituzioni europee e extra-europee, permettendo di lavorare in un ambiente internazionale e costantemente connesso con il resto del mondo. Infine, grazie ai rapporti con le aziende è possibile vedere applicati “nel mondo reale” i risultati della ricerca che svolgiamo. Dopo il PhD mi piacerebbe sicuramente continuare a lavorare nell’ambito della ricerca magari anche in ambito accademico, in Italia o all’estero in base alle opportunità che si presenteranno in futuro”.