Il Master si articola in moduli didattici intensivi; ogni modulo consiste in lezioni tenute da esperti del settore, coordinati da un docente nominato dal Consiglio del Master. Tutti i corsi sono fondamentali ed hanno l'obiettivo di sviluppare le conoscenze di base e specialistiche, con particolare attenzione alla loro applicazione nel campo della scienza e della tecnologia spaziale. Qui di seguito si riporta l'elenco dei moduli e a seguire il dettaglio dei contenuti:

Denominazione del modulo

Analisi dati

Cosmologia

Dinamica del volo spaziale

Esplorazione spaziale

Finanziamenti Unione Europea

Fisica del Sole e del mezzo interplanetario

Meccanica Celeste

Metodi numerici per l'astronomia

Missioni spaziali

Osservazione della Terra

Programmazione scientifica

Strategie di management

Strumentazione

Il contenuto di ciascun modulo è riportato qui di seguito:

ANALISI DATI (docenti: A. Antonelli, F. Altieri, G. Israel)

Il modulo ANALISI DATI si propone di sviluppare i seguenti argomenti: archivi e banche dati astronomici, camere iper-spettrali, osservazioni ottiche/IR da Terra, analisi dati delle alte energie. In particolare, il contenuto del modulo è descritto come segue:

• archiviazione di dati astronomici, archiviazione di dati da missioni spaziali e da strumenti a Terra
• costruzione di database astronomici
• l'ambiente Virtual Observatory
• esempio di costruzione di un archivio e di una banca dati di una missione scientifica
• esempi di sfruttamento scientifico delle banche dati astronomiche
• visualizzazione e gestione dei dati delle camere iper-spettrali
• parametri che si possono ricavare e loro interpretazione
• analisi statistica dei dati
• sviluppo dell'imaging in astronomia
• configurazioni ottiche dei telescopi
• tecniche di riduzione in imaging
• principali strumenti delle alte energie e loro funzionamento
• perchè osservare nelle alte energie: processi fisici
• analisi delle immagini delle alte energie
• analisi temporale: processi coerenti e aperiodici
• analisi spettrale: proprietà e limiti

COSMOLOGIA (docenti: A. Balbi, D. Billi, P. De Bernardis, P. Mazzotta)

Il modulo COSMOLOGIA si propone di fornire una introduzione ai modelli cosmologici e alle evidenze osservative. Inoltre, il modulo comprende nozioni di Astrobiologia per fornire una panoramica sulle attività di ricerca rivolte alla comprensione dell'origine, evoluzione e distribuzione della vita come noi la conosciamo. In particolare, il contenuto del modulo è descritto come segue:

• l'universo su grande scala
• il modello cosmologico del big bang
• lo scenario inflazionario
• le evidenze osservative
• le osservazioni presenti e future
• la cosmologia dallo spazio
• introduzione all'esobiologia ed astrobiologia.
• requisiti per la vita come noi la conosciamo
• chimica prebiotica, evoluzione molecolare e vita cellulare
• come, quando e dove si è originata la vita sulla Terra
• organismi estremofili e la ricerca di vita oltre la Terra
• analoghi terrestri di Marte
• lo spazio come ambiente estremo
• esperimenti biologici in bassa orbita terrestre, Expose e Biopan.

DINAMICA DEL VOLO SPAZIALE (docenti: M. Battilana, P. Cannarsa, F. Curti, A. Di Salvo, S. Falzini, S. Lagrasta, L. Mazzini, F. Palutan, E. Perozzi, C. Portelli)

Il modulo DINAMICA DEL VOLO SPAZIALE si propone di illustrare i seguenti argomenti: dinamica orbitale nel sistema geocentrico, accessibilità dei corpi celesti, analisi delle traiettorie, detriti spaziali, analisi di una missione spaziale, analisi di missioni terrestri, utilizzo del software Satellite ToolKit, dinamica e controllo di strutture spaziali flessibili, principi e modelli della navigazione radio-assistita satellitare. In particolare, il contenuto del modulo è descritto come segue:

• aspetti di base sulla dinamica orbitale nel sistema geocentrico: sistemi di riferimento, leggi di Keplero, perturbazioni orbitali, orbite per missioni di osservazione della Terra, comunicazione e navigazione, scale di tempo, effemeridi del sistema solare, manovre orbitali
• l'accessibilità dei corpi celesti: analisi delle traiettorie interplanetarie: cenni storici e trasferimenti di Hohmann, missioni di flyby, rendezvous e sample return, il "phasing" e il calcolo delle finestre di lancio, una missione marziana di andata e ritorno, propulsione chimica, elettrica e nucleare, il metodo dell'assistenza gravitazionale, le traiettorie dei Voyager, incontri risonanti: il caso di Mercurio, satellite tour design, la missione Cassini-Huygens, l'accessibilità dei NEO (Near-Earth Objects), le strategie di deflessione e la missione Don Quijote, orbite periodiche e trasferimenti orbitali: Space Manifold Dynamics, missioni lunari umane e automatiche, il futuro dell'esplorazione del sistema solare
• detriti spaziali: distribuzione, evoluzione, caratterizzazione orbitale e fisica, manovre orbitali
• l'analisi di una missione spaziale: orbite ma non solo! Cenni sull'ingegneria di sistema, competenze ed attività dell'analista di missione, obiettivi di missione ed analisi dei requisiti e vincoli, identificazione principali trade-offs di missione, analisi di supporto e relativa valutazione (es. studio di orbite e traiettorie, identificazione scenari di lancio, contatti con stazioni di Terra, copertura spaziale e temporale, illuminazione a Terra ed a bordo, ambiente spaziale, analisi mission-specific, ecc.), stima del DV-budget, criteri di selezione di traiettorie di trasferimento ed orbite, impatti su requisiti ed architettura di sistema, definizione ed ottimizzazione dello scenario di missione, identificazione scenari opzionali e di contingency, esercitazione guidata su casi di studio reali
• analisi di missioni terrestri: propagatori orbitali, metodi numerici per la determinazione orbitale; esempi di analisi di missione e simulazioni: parametri di missione (coverage, revisit e response time), missioni tandem (Cosmo-SkyMed), configurazioni bistatiche per osservazione della Terra, orbita geostazionaria: orbit determination & station-keeping
• utilizzo del software Satellite ToolKit: scenari di simulazione semplici, simulazioni di volo satellitare con elementi reali da TLE e non
• dinamica e controllo di strutture spaziali flessibili: fondamenti sulla cinematica del corpo rigido, modello cinematico del corpo flessibile, proprietà di massa generalizzate della struttura flessibile, la funzione Lagrangiana e le equazioni di Lagrange in un campo gravitazionale centrale, equazioni della dinamica orbitale, rotazionale e flessionale di un satellite dotato di una grande antenna flessibile, calcolo delle proprietà di massa del satellite flessibile, il teorema di Lyapunov-La Salle applicato alla stabilità di un satellite dotato di una grande antenna flessibile, metodi lineari per la stabilizzazione attiva della dinamica di un satellite dotato di una grande antenna flessibile: introduzione al controllo di assetto satellitare, sintesi di un controllore LQR per il controllo di assetto del satellite flessibile
• elementi di programmazione dinamica: formulazione dei problemi di controllo ottimo per sistemi nonlineari, condizioni necessarie (principio di Pontryagin) per l'ottimalità, principio di Bellman ed equazione di Hamilton-Jacobi, funzioni di verifica e condizioni sufficienti
• principi e modelli della navigazione radio-assistita satellitare: principi generali della navigazione radio-assistita satellitare, modellazione delle osservabili di code range, algoritmo per il calcolo della posizione (velocità , tempo) del ricevitore utente, approfondimenti sulla misura e sulle scale di tempo, modellazione delle osservabili di carrier range, modellazione e mitigazione delle sorgenti di errore, caratteristiche di sistema (DOP), sistemi GPS (Global Positioning System) e Galileo.

ESPLORAZIONE SPAZIALE (docenti: M.C. De Sanctis, E. Dotto, M. Fermi, M. Fulchignoni, A. Milillo, A. Mura, A. Rossi, F. Tosi, P. Ubertini)

Il modulo ESPLORAZIONE SPAZIALE si propone di descrivere i risultati scientifici più importanti conseguiti nel corso degli ultimo trenta anni di esplorazione del sistema solare. Si metteranno in evidenza i maggiori conseguimenti, evidenziando come essi nascano dalla interazione tra tecniche sofisticate, analisi dati complesse e modellistica accurata. In particolare, il contenuto del modulo è descritto come segue:

• la struttura del sistema solare
• processi di formazione planetaria
• strutture planetarie: pianeti, satelliti e corpi minori
• evoluzione delle tecniche di acquisizione dati, dai payload ottici a quelli legati allo studio della interazione tra i pianeti e l'ambiente spaziale (campi magnetici, particelle, ecc.), a quelli necessari ad identificare la struttura interna
• la filosofia delle scelte nell'esplorazione planetaria
• lo stato attuale dell'esplorazione planetaria
• l'evoluzione delle tecniche di esplorazione
• il rapporto (risultati acquisiti)/(progresso tecnologico)
• il «fall out» dell'esplorazione dei pianeti ed il rapporto costi/benefici
• il futuro dell'esplorazione spaziale
• (esplorazione robotica)/(esplorazione umana)
• cosa abbiamo imparato in 50 anni di esplorazione del sistema solare
• cenni storici sulla esplorazione spaziale nel campo delle alte energie
• l'Universo nei raggi X e Gamma
• interazione della radiazione con la materia e rivelatori di alta energia
• l'osservatorio spaziale internazionale INTEGRAL: la nuova visione dell'Universo e della sua evoluzione
• le ultime fasi dell'evoluzione stellare: sistemi binari di piccola e grande massa, le nuove sorgenti oscurate e le Supergiant Fast X-RAY transients
• la formazione della prima stella e i sistemi extragalattici supermassivi
• quale futuro per l'astrofisica relativistica dallo spazio
• introduzione alla Geodesia Spaziale: principali tecniche di misura e risultati scientifici
• contributo della Geodesia Spaziale all'esplorazione spaziale
• esosfere planetarie: definizioni, generalità
• esosfere dei pianeti solari: la Terra, Marte, Venere
• esosfere di pianeti senza atmosfera (es. Mercurio)
• ambienti planetari (plasma, campi elettromagnetici, esosfere)
• processi di interazione plasma-esosfera
• processi di creazione e perdita delle popolazioni esosferiche (Mercurio)
• interazione tra esosfere e superfici planetarie, vento solare
• metodi di Montecarlo per la simulazione di esosfere planetarie
• osservazioni di esosfere: ground-based e on-site
• un caso particolare: il problema dell'esosfera di sodio di Mercurio
• cenni su esosfere di pianeti extrasolari
• spettrometria ad immagine: generalità
• spettrometria ad immagine come strumento per lo studio della composizione dei corpi del sistema solare
• cenni sui metodi di classificazione delle immagini iper-spettrali
• spettrometri ad immagine per lo studio delle superfici solide dei pianeti e dei corpi minori
• spettrometri ad immagine per lo studio delle atmosfere e del sistema solare esterno.

FINANZIAMENTI UNIONE EUROPEA (docenti: D. Aceto Zumbo)

Il modulo FINANZIAMENTI UNIONE EUROPEA si propone di descrivere i programmi per attuare le politiche europee di finanziamento alla ricerca e sviluppo tecnologico dell'UE e di simulare la presentazione di un progetto. Il contenuto del modulo è descritto come segue:

• I programmi per attuare le politiche europee. I programmi europei di finanziamento per la ricerca. Panoramica sui principali fondi europei. Horizon 2020 Il Programma Quadro di Ricerca e Sviluppo Tecnologico dell'Unione Europea.
• Progettazione: metodologia e esercitazione Dall'idea alla presentazione del progetto. Aspetto innovativo, partenariato transnazionale, Potential Impact.
• Gli strumenti tecnici per presentare una proposta progettuale: il PERT Diagram, il Gantt Diagram, Il Budget - costi ammissibili e piano finanziario, il Work Plan, i Work Packages.
• La call for proposal, il Work Programme, il portale ECAS.

FISICA DEL SOLE E DEL MEZZO INTERPLANETARIO (docenti: F. Berrilli, G. Consolini, I. Ermolli, C. Plainaki)

Il modulo FISICA DEL SOLE E DEL MEZZO INTERPLANETARIO si propone di studiare la fisica del Sole, la radiazione e il vento solare, il mezzo interplanetario e la magnetosfera terrestre. In particolare, il contenuto del modulo è descritto come segue:

• struttura del Sole e suo magnetismo: interno e atmosfera, struttura magnetica a grande scala, campo magnetico nell'atmosfera solare, misura del campo magnetico
• radiazione solare: spettro e sua variabilità, effetti del campo magnetico variabile, misura della radiazione solare, modelli della sua variabilità
• variabilità ed effetti sui climi planetari: sistema Terra-Sole, segnali solari sul clima superficiale della Terra, meccanismi di influenza della variabilità solare sugli strati dell'atmosfera terrestre, bilancio termico terrestre e forzante radiativa delle variazioni climatiche, variabilità climatica su Venere e Marte
• disturbo agente sul satellite da parte della radiazione solare
• l'emissione di particelle: il vento solare, brillamenti e CME, processi nucleari ed accelerazione di particelle nei brillamenti solari, disturbo agente sul satellite da parte di particelle solari
• proprietà fisiche dei plasmi interplanetari e magnetosferici: dalla descrizione cinetica a quella magnetoidrodinamica a singolo fluido
• il vento solare e la turbolenza magnetoidrodinamica, interazione tra vento solare e campi magnetici planetari: la magnetosfera terrestre e la riconnessione magnetica
• morfologia della magnetosfera terrestre, la convezione magnetosferica, le correnti magnetosferiche e l'accoppiamento magnetosfera-ionosfera
• le tempeste e le sottotempeste geomagnetiche.

MECCANICA CELESTE (docenti: A. Celletti, G. Pucacco, G. Pinzari, G.B. Valsecchi)

Il modulo MECCANICA CELESTE si propone di studiare i sistemi dinamici, il problema degli N corpi, la teoria delle perturbazioni, i metodi di determinazione orbitale e la teoria della relatività generale. In particolare, il contenuto del modulo è descritto come segue:

• richiami di teoria dei sistemi dinamici
• regolarità e caos
• integrabilità e non-integrabilità
• forme normali
• problema gravitazionale dei due, tre ed N corpi: dinamica di pianeti, satelliti e corpi minori
• caos e stabilità del sistema solare: dalle teorie perturbative alle integrazioni numeriche
• il problema dei tre corpi e le risonanze orbitali
• l'interazione tra rotazione e rivoluzione: le risonanze spin-orbita di Luna e Mercurio
• metodi classici di determinazione orbitale: Gauss, Laplace e Mossotti
• introduzione alla Relatività Generale.

METODI NUMERICI PER L'ASTRONOMIA e PROGRAMMAZIONE SCIENTIFICA (docenti: D. De Canditiis, C. Falcolini, S. Lagrasta, C. Lhotka, U. Locatelli, F. Pelosi, H. Speleers)

I moduli METODI NUMERICI PER L'ASTRONOMIA e PROGRAMMAZIONE SCIENTIFICA si propongono di studiare linguaggi di programmazione come Matlab e Mathematica, il calcolo simbolico delle forme normali, integratori numerici simplettici, il problema della determinazione dello stato orbitale, la matematica delle immagini telerilevate. In particolare, il contenuto dei moduli è descritto come segue:

• utilizzo del software Mathematica per il calcolo simbolico delle espansioni in serie, il calcolo numerico, la visualizzazione delle orbite e delle loro proprietà
• la matematica delle immagini telerilevate: tecniche statistiche per l'estrazione di segnali deboli da lunghe serie di immagini della superficie del mare
• utilizzo del software Matlab per il calcolo numerico
• il problema della determinazione dello stato orbitale per il singolo satellite e per il "volo in formazione", approccio basato sul filtraggio sequenziale: Unscented Filtering
• il problema ristretto dei tre corpi; punti di equilibrio Lagrangiani; espansioni della Hamiltoniana nei pressi di L4/L5; diagonalizzazione dell'approssimazione lineare
• metodi di forma normale: serie di Lie, costruzione parziale degli integrali primi; stima esponenziale del resto; calcolo approssimato di orbite; metodi di rappresentazione delle espansioni al calcolatore: indici polinomiali e di D'Alembert; calcolo esplicito delle forme normali
integratori numerici simplettici; metodi di Laskar & Robutel ad alto ordine di precisione; correttori per alcuni problemi tipici in meccanica celeste; applicazione al problema ristretto dei tre corpi nei pressi di L4/L5.

MISSIONI SPAZIALI (docenti: M. Chersich, E. Flamini, L. Iess, M. Mazzolena)

Il modulo di MISSIONI SPAZIALI si propone di studiare le missioni per l'esplorazione planetaria, la navigazione interplanetaria, la ricerca di pianeti extrasolari, le Agenzie spaziali, il panorama delle missioni a partecipazione italiana, le missioni in via di sviluppo o progettazione, il Global Positioning System, il Satellite Laser Ranging, le missioni spaziali per lo studio del campo gravitazionale della Terra, lo studio del campo gravitazionale della Luna, le missioni spaziali SAR, il SAR nelle applicazioni scientifiche. In particolare, il contenuto del modulo è descritto come segue:

• sistemi e missioni spaziali per l'esplorazione planetaria
• navigazione interplanetaria
• prospettive e scenari dell'esplorazione planetaria e della ricerca di pianeti extrasolari
• le Agenzie spaziali: metodi di selezione delle missioni scientifiche nelle principali agenzie spaziali
• breve storia dello sviluppo delle missioni scientifiche in Europa e in Italia
• panorama delle missioni a partecipazione italiana in corso: obiettivi, architetture, strumenti, ritorno scientifico e lesson learnt
• missioni in via di sviluppo o progettazione: Cosmic Vision e Discovery
• la strategia nazionale
• possibili scenari futuri in Europa con l'ingresso dell'EU nel settore spaziale
• Global Positioning System: teoria di base, il GPS per la geodesia spaziale, altre applicazioni del GPS, evoluzione dei sistemi di posizionamento globale (GALILEO)
• Satellite Laser Ranging: teoria di base, LAGEOS II, Lunar Laser Ranging, Same Beam Interferometry
• missioni Spaziali per lo studio del campo gravitazionale della Terra: teoria di base, la missione GRACE, la missione GOCE
• lo studio del campo gravitazionale della Luna: storia e obiettivi, specificità della gravità lunare, la missione KAGUYA/SELENE
• il radar ad apertura sintetica (SAR): principi di funzionamento del SAR, l'elaborazione delle immagini, la calibrazione radiometrica
• il SAR nelle applicazioni scientifiche: lo scattering e la polarimetria, l'interferometria, esempi di applicazioni scientifiche.

OSSERVAZIONE DELLA TERRA (docenti: A. Bigazzi, F. Del Frate, G.L. Liberti)

Il modulo di OSSERVAZIONE DELLA TERRA si propone di studiare il telerilevamento (tecniche e analisi dati), missioni spaziali di osservazione della Terra, il monitoraggio satellitare dell'atmosfera terrestre, il monitoraggio satellitare di mari e oceani. In particolare, il contenuto del modulo è descritto come segue:

• sistemi attivi e passivi, dalla misura elettromagnetica alla geoinformazione; metodi automatici per l'elaborazione di immagini satellitari;
• missioni spaziali nazionali e internazionali; mission design: segmento di Terra, segmento spaziale, segmento utenti; approfondimento: la missione ESA GOCE per la ricorstruzione del geoide terrestre e la circolazione oceanica;
• arametri geofisici telerilevabili; approfondimenti sulle tecniche di stima; missioni satellitari dedicate al monitoraggio dell’atmosfera;
• parametri geofisici telerilevabili; approfondimenti sulle tecniche di stima; missioni satellitari dedicate al monitoraggio del mare.

STRATEGIE DI MANAGEMENT (docenti: A. Dave, A. Di Felice, S. Gerosa, L. Giacomini, A. Notarantonio, A. Sturiale, B. Tribioli)

Il modulo STRATEGIE DI MANAGEMENT si propone di studiare il Project Management, la gestione del programma dal punto di vista del cliente, la normativa spaziale e la gestione del satellite. In particolare, il contenuto del modulo è descritto come segue:

• introduzione al Project Management
• progetti, programmi, task, attività
• Project Management e modelli organizzativi (funzionale, per progetti, a matrice)
• costi/tempi/prestazioni e rapporto con il cliente
• ruoli e responsabilità nel progetto (PM, Contract Manager, Project Engineer, PA, Controller, ecc.)
• preparazione delle proposte
• gestione della configurazione
• piano economico, WBS, cost account, work packages, ecc.
• tecniche di pianificazione (Gantt, Milestone Charts, ecc.)
• tecniche di programmazione (PERT, CPM, Analisi Monte Carlo, ecc.)
• tecniche di controllo (Reporting, cenni su Earned Value Management, ecc.)
• risk and opportunity management
• tecniche di presentazione
• il Piano Aerospaziale Nazionale ed il Piano Triennale di attività dell'ASI
• l'articolazione di programmi, progetti ed iniziative elementari
• l'istruttoria contrattuale (richiesta d'offerta, offerta, valutazione) e la gestione del contratto
• la normativa spaziale
• la NASA e la Stazione Spaziale Internazionale
• l'European Cooperation for Space Standardization (ECSS)
• la personalizzazione delle norme europee ai programmi italiani
• definizione gestione operativa
• gestione operativa GEO, LEO, MEO
• preparazione operazioni di volo: conformità agli standard Europei (ECSS), simulatore, validazione delle operazioni
• gestione del satellite: LEOP, Routine, De-orbiting
• gestione del Software di bordo
• introduzione alla comunicazione della scienza e dello spazio
• il Communication Plan e il WP di EPO di una missione spaziale
• introduzione agli strumenti di comunicazione: il comunicato stampa, l'articolo divulgativo, la conferenza stampa e la conferenza per il pubblico, il sito web e i social media.

STRUMENTAZIONE (docenti: M. Bassan, G. Campolo, F. Capaccioni, T. Catalano, E. De Angelis, V. Della Corte, A. Di Giorgio, I. Donnarumma, Y. Evangelista, S. Fabiani, V. Iafolla, A. Longobardo, S. Lotti, C. Macculi, A. Morselli, R. Orosei, S. Orsini, P.G. Picozza, M. Tavani, F. Tosi)

Il modulo STRUMENTAZIONE si propone di studiare i seguenti argomenti: camere iper-spettrali, survey sulla tipologia dei sensori ed attuatori, sistemi elettro-ottici per l'osservazione remota, strumentazione elettro-ottica, rivelatori, interazione radiazione-materia, EPS design, rilevazioni di ambienti planetari, strumentazione da volo di nuova generazione, tecniche di system engineering, osservazioni e rivelatori X, accelerometri e radioscience, micro e nanofabbricazione, strumenti radar per l'esplorazione planetaria, rivelazione di ENA, interazione particelle-materia, nanostrutture, rivelatori polarimetrici. In particolare, il contenuto del modulo è descritto come segue:

• camere iper-spettrali e loro applicazioni nello studio dei corpi del sistema solare
• missioni spaziali presenti e future che ospitano a bordo una camera iper-spettrale
• calibrazione degli strumenti e tipologia dei dati acquisiti
• survey sulla tipologia dei sensori ed attuatori tipicamente utilizzati in ambito spaziale su diversi target di missioni (es. GEO, LEO);
cenni sugli algoritmi utilizzati per la determinazione di assetto
• principali caratteristiche dei sistemi elettro-ottici per l'osservazione remota dei corpi del sistema solare
• tipologia della strumentazione passiva (telecamere a scansione, telecamere multispettrali, framing cameras) e cenni di sensori attivi (radar, SAR)
• tipologie di rivelatori utilizzati nel range visibile ed infrarosso (CCD, APS, HgCdTe detectors)
• progettazione di sistema di strumentazione elettro-ottica per osservazioni planetarie, valutazione delle performance radiometriche, del rapporto segnale/rumore e del NESR
• esempi di strumenti a bordo di missioni NASA (Cassini, MRO, etc.) ed ESA (Rosetta, Mars Express, Venus Express, ecc.)
• interazione radiazione-materia (raggi X)
• orbite per satelliti astronomici
• esperimenti su missioni passate
• EPS design (introduzione), principali standard di riferimento, EPS Units Description & Baseline Architecture, SAW, SADA/SRM, BTA, PCDU, CAPS, PPDU, TCS
• il processo di verifica, gestione e controllo, il flusso AIT, la matrice di verifica
• strumenti per rilevazioni di atomi neutri energetici per lo studio di ambienti planetari: la sfida delle basse energie
• tecniche di rivelazione di atomi neutri e di ioni di bassa energia (< 30keV) nell'ambito di strumentazione da volo di nuova generazione con richiami a sensori volati su precedenti missioni
• tecniche di system engineering: l'esempio di SERENA/ELENA su Bepicolombo
• DATA Handling di bordo, DPUs, tecniche di compressione, interfaccie elettriche, termiche e meccaniche, analisi e test termici e strutturali di ELENA, Ground Support Equipments
• fondamenti di osservazioni X, rivelatori di raggi X "molli", rivelatori compton, esperimenti su missioni presenti
• accelerometri per uso spaziale e loro ruolo negli esperimenti di RadioScience: requisiti imposti al satellite in termini di rumore dinamico e termico
presenti su di esso, posizionamento dell'accelerometro, requisiti specifici dell'accelerometro, calibrazione dell'accelerometro a terra e in volo
• esperimenti di RadioScience e esperimenti di fisica fondamentale, tra i quali la verifica del WEP (Weak Equivalence Principle), alla base della relatività generale
• micro e nanofabbricazione: applicazioni spaziali
• strumenti radar per l'esplorazione planetaria (altimetro, scatterometro, radiometro, imaging e ice penetrating radar), storia dell'adattamento ed utilizzo di tali strumenti nell'esplorazione spaziale
• elaborazione ed interpretazione dei dati, e applicazioni future
• importanza delle osservazioni dei flussi di atomi neutri energetici (ENA) nello spazio
• rilevazione di ENA attraverso 'carbon foils' e 'solid state detectors': tecnica ed osservazioni
• rilevazione di Atomi Neutri Energetici (ENA) attraverso 'conversion surfaces' e 'shuttering systems'
• interazione particelle-materia: interazione raggi gamma-materia, raggi cosmici: fenomenologia essenziale, strumentazione per raggi cosmici, esperimenti da pallone, esperimenti da satellite, esperimenti gamma (>50 MeV)
• dispositivi nanostrutturati per misure di quantità fisiche in ambito spaziale
• nanoposizionamenti e nano meccanica; esempi di utilizzo per missioni spaziali: BepiColombo
• rivelatori di raggi X "duri", fondamenti di polarimetria X, rivelatori polarimetrici.