Quando pensiamo alle missioni spaziali, la nostra attenzione si concentra quasi sempre sui satelliti e sui loro componenti, sui carichi utili scientifici e sui razzi che li lanciano. Eppure, senza un componente fondamentale, nessuna immagine della Terra, delle stelle o delle galassie lontane ci giungerebbe mai: i rivelatori, ovvero i dispositivi che convertono la luce raccolta dagli strumenti scientifici in dati scientifici utilizzabili.

Che l’obiettivo sia osservare la superficie terrestre, cercare esopianeti o studiare l’Universo lontano, ogni missione richiede un rivelatore progettato per uno scopo specifico. È esattamente ciò che Teledyne Space Imaging, un’azienda con sede nel Regno Unito, fa da decenni, sviluppando rivelatori utilizzati in alcune delle più importanti missioni spaziali europee e americane.

Durante la 46ª Assemblea Scientifica del COSPAR (Committee on Space Research), tenutasi a Firenze all’inizio di agosto 2026, abbiamo incontrato Karyn Barnes, Director of Business Development presso Teledyne Space Imaging. Le abbiamo chiesto come vengono sviluppati questi rilevatori, quali sono le maggiori sfide ingegneristiche e perché ogni missione richiede un rivelatore diverso.

“È la missione a determinare la scelta del rivelatore”

Qui al vostro stand state presentando molti rivelatori diversi. Cosa determina le caratteristiche di ciascuno di essi, e come decidete quale rivelatore utilizzare?

“La scelta dipende sempre dagli obiettivi che la missione deve raggiungere. È l’obiettivo scientifico o operativo dello strumento a determinare quale rivelatore sia il più adatto.

Ad esempio, i nostri rivelatori a infrarossi coprono una gamma molto ampia di lunghezze d’onda, dall’infrarosso vicino fino all’infrarosso. La scelta varia a seconda che la missione sia dedicata all’osservazione della Terra o allo studio delle stelle, delle galassie o dell’Universo lontano.

Oltre a questi, produciamo anche i CCD, una tecnologia che sviluppiamo da quasi settant’anni. Missioni come Hubble e Gaia si sono affidate ai CCD, così come diversi satelliti Sentinel del programma Copernicus.

Negli ultimi anni abbiamo anche iniziato a sviluppare rivelatori CMOS per applicazioni spaziali. La tecnologia CMOS è estremamente diffusa nell’elettronica di consumo — la si trova persino negli smartphone — ma il suo impiego nello spazio è molto più recente.”

Oggi i CCD rimangono fondamentali per molte missioni scientifiche, ma anche i rivelatori CMOS stanno assumendo un ruolo sempre più importante, grazie ai progressi compiuti negli ultimi anni. Tuttavia, anche all’interno della stessa famiglia di rivelatori esistono dispositivi progettati per applicazioni molto diverse tra loro.

Dall’osservazione della Terra all’Universo lontano

Quali sono alcune delle missioni che utilizzeranno questi nuovi rivelatori?

“Uno dei nostri rivelatori CMOS, il CIS-125, è stato progettato principalmente per l’osservazione della Terra. Abbiamo anche le famiglie CIS-120 e CIS-300, che sono rivelatori più versatili adatti a un’ampia varietà di applicazioni. Il CIS-120, ad esempio, volerà sulla missione europea CO2M, sarà utilizzato anche sulla missione LISA dell’ESA e una delle sue varianti è stata selezionata per EnVision, la missione dell’ESA su Venere. Si tratta di un rilevatore molto piccolo, ma svolge un ruolo estremamente importante in una vasta gamma di missioni diverse.”

Tra le missioni più attese in programma nei prossimi mesi che trasporteranno rivelatori Teledyne c’è il telescopio spaziale Nancy Grace Roman della NASA, che osserverà principalmente nell’infrarosso, proprio come il telescopio spaziale James Webb.

Sia Roman che James Webb osservano nell’infrarosso. Utilizzano gli stessi rivelatori?

“In linea di principio sì, poiché entrambi utilizzano rilevatori della stessa famiglia. Tuttavia, non sono identici. Sono stati progettati per operare su gamme di lunghezze d’onda diverse e sono quindi ottimizzati per obiettivi scientifici diversi.

Roman trasporterà anche un coronografo che utilizza uno dei nostri EMCCD, anch’esso sviluppato da Teledyne. Le due missioni non si sovrappongono; si completeranno a vicenda, anche dal punto di vista scientifico.”

Il rivelatore deve arrivare integro nello spazio

Dietro ogni rivelatore c’è un processo di sviluppo che richiede anni. Oltre a garantire prestazioni scientifiche eccezionali, questi dispositivi devono resistere al lancio, al vuoto dello spazio, alle radiazioni e continuare a funzionare per tutta la durata della missione.

Qual è la sfida più difficile nello sviluppo di un rivelatore spaziale?

“È difficile individuarne una sola. Sono tutte importanti: l’efficienza quantica, il rumore, le prestazioni complessive e, ovviamente, la capacità di superare tutti i test ambientali.

L’efficienza quantica è certamente uno degli aspetti chiave, poiché influisce direttamente sulla qualità dei dati raccolti, data l’elevata sensibilità dei nostri rivelatori. Ma non avrebbe senso sviluppare un rivelatore eccezionale se non fosse in grado di superare i test ambientali o il lancio. Ecco perché tutti questi aspetti ricevono lo stesso livello di attenzione.”

Capita spesso che un rivelatore smetta di funzionare?

“Per quanto riguarda i rivelatori Teledyne, finora non abbiamo registrato alcun guasto in orbita. Con il lancio del telescopio spaziale Nancy Grace Roman, avremo circa mille rivelatori operativi nello spazio, e nessuno di loro ha mai smesso di funzionare. In alcuni casi, le missioni sono terminate perché il veicolo spaziale ha esaurito il propellente o per altri motivi, ma i nostri rivelatori hanno continuato a funzionare correttamente.”

Prima di raggiungere lo spazio, tuttavia, ogni nuovo rivelatore richiede un lungo processo di sviluppo.

Almeno due anni per sviluppare un nuovo rilevatore

Quanto tempo ci vuole per sviluppare un nuovo rivelatore?

“Dipende da quanto è innovativo il progetto. Se partiamo da un dispositivo completamente nuovo, ovviamente ci vuole più tempo. Se invece stiamo perfezionando una tecnologia già matura, possiamo ridurre i tempi di sviluppo. Anche così, ci vogliono comunque almeno un paio d’anni. Ci sono molte variabili da ottimizzare e il nostro obiettivo è sempre quello di spingere le prestazioni un po’ oltre.”

E, naturalmente, lo sviluppo non si ferma mai.

A cosa state lavorando oggi?

“Lavoriamo costantemente per migliorare le prestazioni dei nostri rilevatori e per svilupparne di nuovi. Ad esempio, al momento stiamo lavorando alla prossima generazione di rilevatori per la missione Sentinel-2 dell’ESA.”

Ringraziamo Karyn Barnes per la sua disponibilità a questa intervista [l’intervista è stata tradotta dall’inglese].