Laura Antonia Cerbone, Dottoranda al secondo anno della Scuola Superiore Meridionale (SPACE PhD program) ed associata dell'INFN della Sezione di Napoli, riceve un finanziamento dall’ASI e dell’ESA per partecipare al programma SSP2024 della International Space University (Houston, TX, USA, 8 Giugno – 3 Agosto 2023) e discutere il suo progetto di ricerca per le tecnologie radiografiche per lunghi voli spaziali.
Ogni anno la International Space University (ISU) – un istituto di formazione interdisciplinare dedicato al settore spaziale con sede a Strasburgo - organizza un programma intensivo dedicato alle discipline spaziali dedicato a giovani ricercatori, studenti e professionisti del settore: lo Space Studies Program (SSP). Il programma è tenuto ogni anno in collaborazione con istituti ed università di tutto il mondo e vanta quest’anno la collaborazione con lo Johnson Space Center della NASA e la Rice University di Houston.
Durante le nove settimane della sua durata, i circa 120 partecipanti allo Space Studies Program (SSP) vengono dapprima invitati a seguire una serie di lezioni tenute da esperti del settore, per poi passare ad attività pratiche di problem solving (individuali e di gruppo) durante le quali viene richiesto alle squadre di ideare soluzioni a problemi rilevanti per il settore spaziale (quest’anno i topic proposti includono Smart Transportation, Lunar Gateway, Disabilities in Astronauts e Space Sustainability).
Il prestigioso programma SSP non è purtroppo facilmente accessibile: la retta richiesta per la partecipazione di 20.000€ e l’attenta selezione rendono la scuola un sogno lontano per tanti studenti. Così sembrava anche per Laura Cerbone, una dottoranda della Scuola Superiore Meridionale iscritta al programma SPACE (Cosmology, space science and space technologies), fino a quando lo scorso 27 febbraio 2024 è arrivata la tanto attesa lettera di ammissione con l’offerta di una borsa di studio da parte dell’Agenzia Spaziale Italiana e dell’Agenzia Spaziale Europea a coprire il 90% del costo della scuola. E’ grazie all’ASI, all’ESA ed al contributo della Scuola Superiore Meridionale, che lla nostra giovane dottoranda potrà volare il prossimo giugno a Houston e realizzare il suo sogno..
Durante il programma, Laura avrà l'opportunità di approfondire le sue conoscenze sulle problematiche legate alla fisiologia umana nello spazio e discutere il suo progetto di ricerca (chiamato ASTRO-QCT) con esperti del settore. ASTRO-QCT mira a sviluppare uno scanner tomografico computerizzato (CT) a raggi X compatto e ad alta risoluzione per studiare la perdita di densità minerale ossea subita dagli astronauti durante missioni spaziali di lunga durata - una delle principali limitazioni per la salute degli astronauti nei voli spaziali di lunga durata. Vivere in condizioni di microgravità può infatti diminuire la densità ossea degli astronauti di circa l'1% per ogni mese nello spazio, con un aumento significativo dell'atrofia delle ossa degli arti inferiori al crescere del tempo trascorso nello spazio. Le contromisure adottate in volo includono l'esercizio fisico e l'uso di farmaci specifici, con la valutazione della forza muscoloscheletrica prima e dopo il periodo di missione spaziale.
Il progetto di ricerca ASTRO-QCT condotto da Laura Cerbone, sotto la supervisione del Prof. Paolo Russo presso l'UNINA, si basa sull'uso di rivelatori ibridi a pixel semiconduttori accoppiati a microcircuiti di lettura Timepix4. Il progetto si basa sui risultati del progetto Medipix4 realizzato da diversi gruppi di ricerca finanziati dalla Commissione Scientifica Nazionale per la Ricerca Tecnologica e Interdisciplinare dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), all'interno della collaborazione internazionale Medipix4 presso il CERN (Ginevra, Svizzera).
Il consorzio internazionale Medipix4 progetta e testa rivelatori di imaging a conteggio di fotoni e particelle a raggi X ibridati con sensori a pixel realizzati in cristalli semiconduttori di Silicio o CdTe, collegati a chip di readout Timepix4 sviluppati presso il CERN.
Al contrario dei rivelatori ad integrazione di energia, che integrano durante il tempo di esposizione tutta l'energia depositata nelle celle del rivelatore, i rivelatori a pixel Timepix4 basati su semiconduttori hanno la capacità di misurare l'energia depositata in una cella del rivelatore da ogni raggio X interagente. Questo consentirà la realizzazione di uno scanner tomografico (micro) CT a conteggio di fotoni a campo visivo ridotto (ASTRO-QCT) dedicato alla scansione delle ossa tibia e radio, con alta risoluzione (circa 40 micrometri) e migliore capacità di discriminazione dei tessuti molli/ossei, a livelli di dose di radiazioni non superiori ai valori tipici degli scanner CT ad alta risoluzione a integrazione energetica clinicamente disponibili per la valutazione della microstruttura ossea del tessuto corticale e trabecolare. Ideando uno scanner microCT a conteggio di fotoni leggero e compatto, potrebbe essere possibile una valutazione radiologica della perdita ossea in volo.
Laura ha presentato il design dello scanner micro-CT a conteggio di fotoni ad alta risoluzione in un poster mostrato alla Conferenza della Società Americana per la Ricerca sulle Ossa e i Minerali (ASBMR) a Vancouver, BC, Canada, nel novembre 2023, dove ha sottolineato la possibile applicazione clinica di questa nuova tecnologia per lo studio dell'osteoporosi nei pazienti (https://www.na.infn.it/la-ricerca-della-sezione-di-napoli-approda-a-vancouver).
