DOTTORATO IN COSMOLOGY, SPACE SCIENCE & SPACE TECHNOLOGY (SPACE)

Lo Spazio sta diventando una risorsa sempre più importante sia per affrontare nuove sfide scientifiche e tecnologiche, sia per le sue applicazioni in diversi campi della società moderna. Il corso di dottorato “Cosmology, Space Science & Space Technology”  vuole entrare a far parte di un quadro internazionale in cui è necessario sviluppare competenze scientifiche e tecnologiche all’avanguardia.  In questo quadro, la Cosmologia può intendersi come l’aspetto unificante della Scienza e della Tecnologia dello Spazio, declinate in tutte le loro accezioni, non ultima quella filosofica del perché l’essere umano è interessato allo Spazio. Come tale, Cosmologia nel titolo intende palesare l’azione di coesione effettiva che questo dottorato propone fra le aree, parimenti  importanti, di studio teorico e applicativo per lo Spazio menzionate nel resto del titolo. E’ bene ricordare che Giordano Bruno, il primo “cosmologo” in senso moderno, aveva già intuito questa visione unificata.

Questo dottorato intende coniugare ricerche di tipo fondamentale, quali quelle in astrofisica e cosmologia, con ricerche di tipo applicativo che hanno nello Spazio il luogo di realizzazione  delle tecnologie più attuali. A tal fine, il dottorato si propone di sviluppare competenze che coinvolgano percorsi di studio multidisciplinari e complementari in astronomia e astrofisica, fisica fondamentale e cosmologia, ingegneria aerospaziale e aerodinamica, scienza dei materiali per ambienti extraterrestri, telecomunicazioni extraterrestri, matematica applicata per la meccanica celeste e il monitoraggio della Terra. Dopo un primo anno dedicato a creare una base comune di conoscenze, le ricerche dei dottorandi verteranno sui seguenti pilastri: cosmologia e astrofisica, strumentazione spaziale, fisica delle astroparticelle, microgravità e fisica dei fluidi, telerilevamento, relatività generale, multi-messenger astronomy, esplorazione planetaria, meccanica celeste, sciami e formazione in volo, propulsione e rientro, manutenzione in orbita, rilevazione e rimozione di detriti, scienza dei materiali in ambienti extraterrestri.

In coerenza con tali premesse, il corso di dottorato in “Cosmology, Space Science & Space Technology”, oltre ad offrire un percorso formativo basato su un approccio  interdisciplinare sulle scienze e tecnologie dello spazio, nella loro accezione più ampia,  è aperto anche  a contributi di altre discipline come, per esempio,  il Data Analysis, la fisica computazionale, lo sviluppo di software e algoritmi in ambito spaziale.

Il progetto punta a valorizzare competenze già esistenti presso l’Università degli Studi di Napoli “Federico II” (UniNA) in materia di programmi dottorali nell’ambito degli studi di Fisica, Ingegneria e Matematica.  Intende contribuire alla internazionalizzazione di tali programmi sia sul piano formativo, mediante  studi che superino i  confini nazionali, che avviando e consolidando collaborazioni con istituzioni accademiche e di ricerca  italiane e straniere.  A riguardo, il corso di dottorato ha accordi di collaborazione con enti di ricerca nazionali quali l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), l’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), l’Agenzia Spaziale Italiana (ASI), il Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR) nonché con prestigiose istituzioni europee, quali l’Agenzia Spaziale Europea (ESA) e il Centro Europeo di Ricerche Nucleari (CERN), e altre di cui sotto sono menzionati alcuni esempi. È bene ricordare che UniNA, in generale, e molti suoi dipartimenti, in particolare, hanno già convenzioni quadro e accordi bilaterali con detti enti di ricerca italiani e stranieri.

Prof. Salvatore Capozziello
Università di Napoli Federico II

Giovanni Amelino Camelia
Università di Napoli Federico II

Riccardo Bevilacqua
University of Florida

Salvatore Capozziello
Università di Napoli Federico II

Stefano Casertano
Johns Hopkins University, Baltimora

Luigi Colangeli
European Space Agency, Noordwijk

Massimo Della Valle
Istituto Nazionale di Astrofisica, Osservatorio Astronomico di Capodimonte, Napoli

Adriano Fontana
Istituto Nazionale di Astrofisica, Osservatorio Astronomico di Roma

Raffaella Guida
University of Surrey

Michele Grassi
Università di Napoli Federico II

Shin’ichi Nojiri
Kobayashi-Maskawa Institute, University of Nagoya

Luca Lista
Università di Napoli Federico II

Pasqualino Maddalena
Università di Napoli Federico II

Gennaro Miele
Università di Napoli Federico II

Antonio Moccia
Università di Napoli Federico II

Fredric Monteverde
CNR-ISTEC, Faenza

Giovanni Poggi
Università di Napoli Federico II

Daniele Riccio
Università di Napoli Federico II

Raffaele Savino
Università di Napoli Federico II

Alexey Starobinsky
Russian Academy of Science, Landau Institute, Moscow

Guglielmo Tino
Università di Firenze

Titolo del Corso Docente Ore
General Relativity Salvatore Capozziello 18
Electromagnetic Fields in Space Science Daniele Riccio 18
Astroparticle Physics Gennaro Miele 18
Relativistic Positioning Systems Lorenzo Fatibene 18
Special Topics in Aerospace Systems Antonio Moccia et al. 18
Precision Physics in Microgravity and Space Guglielmo Tino 18
Observational Cosmology Micol Benetti 18
Theoretical Cosmology Sabino Matarrese 18
Physics of Cosmic Rays Ninetta Saviano 18
Advanced Materials in Space Science Pasqualino Maddalena 18
Space Missions and Space Agencies Luigi Colangeli 18
Microgravity Raffaele Savino 18
Signals and telecommunications in space Giovanni Poggi 18
Ceramic Composites for Space Technologies Frederic Monteverde 18
Advanced Sensor Fusion Architectures and Techniques Domenico Accardo e Giancarmine Fasano 18
Spacecraft Attitude Control Riccardo Bevilacqua 18
Space Program Managment Marcello Spagnuolo 18
High Energy Astrophysics Massimo Della Valle 18
Introduction to Machine Learning Bryan Zaldivar 18
Black Hole Physics Mariafelicia De Laurentis 18
Quantum Gravity Giovanni Amelino Camelia 18
Complexity and system chemistry for prebiotic processes and origin of life Marco d’Ischia 18
Titolo del CorsoDocenteOre
Statistical Methods for Data Analysis: An IntroductionLuca Lista6
Physics of the Early UniverseAlexey Starobinsky6
Space Interferometers and Space Missions for Fundamental PhysicsPhilippe Jetzer6
Introduction to Modified GravitySergey Odintsov6
The Cosmic Microwave BackgroundPaolo de Bernardis6
Space Probes of the Dark UniversePasquale Serpico6
The Standard Model of Particles and CosmologyFrancesco Sannino6
Fundamental Physics by Satellite SystemsLuciano Burderi6
Advanced Materials for PhotonicsStefano Oscurato6
Quanutm Fields in Curved SpacesGaetano Lambiase6
Non-Maxwellian electromagnetism for astrophysics and cosmologyAlessandro D.A.M. Spallicci6

Durata del dottorato: 4 anni

Borse di studio: ogni anno la SSM mette a concorso, per questo dottorato, 6 borse di studio da 19.000€ ciascuna. Altre borse possono essere aggiunte in base ad accordi bilaterali con altre istituzioni accademiche e di ricerca.

Ogni borsa è integrata da ulteriori fondi per attività di ricerca in Italia e all’estero.

space[at]unina.it

L’ammissione al corso di dottorato avviene mediante concorso per titoli, lettere di presentazione, progetto di ricerca e colloquio. Possono partecipare al concorso coloro che sono in possesso di laurea magistrale, oppure di titolo equipollente conseguito in Italia o all’estero.

La selezione avviene attraverso la valutazione dei titoli presentati e del programma di ricerca proposto dal candidato, nonché di un colloquio in lingua inglese. Sarà pubblicata una “short list” degli ammessi all’esame orale. Il numero di posti messi a concorso è stabilito ogni anno dagli organi competenti della SSM ed indicato nel relativo bando.

L’attività formativa si sviluppa in quattro anni di corso al fine di permettere un contatto continuo tra personale docente e dottorandi. L’attività didattica è maggiormente concentrata nel primo anno di corso, mentre, nei tre anni successivi, i dottorandi sono impegnati a condurre la ricerca e a dare periodicamente conto del suo stato di avanzamento, sia in colloqui individuali che in periodici incontri seminariali. L’attività didattica del primo anno è strutturata sulla base di corsi obbligatori con verifica finale (corsi “pillar”) per un totale di 24 CFU (un CFU, credito formativo universitario,  consiste di 6 ore di didattica frontale + 18 ore di studio individuale o, alternativamente, di 24 ore di studio, lavoro di ricerca, attività seminariale). Tali corsi, di carattere generale, occorrono per sviluppare linguaggi e competenze comuni tra allievi provenienti, in genere,  da percorsi di studio diversi. Essi devono essere scelti nella successiva tabella dell’offerta didattica. A tali corsi, possono affiancarsi corsi monografici (almeno per 6 CFU) che sono indicati via via dal Collegio Docenti. Alcuni di essi sono indicati nella tabella di sotto.  La formazione può essere completata con corsi mutuati con gli altri corsi di dottorato della SSM, con corsi tenuti in UniNA e in altre sedi italiane e estere, con scuole specifiche di dottorato, con partecipazione a congressi nazionali e internazionali o workshop, previa approvazione del Coordinatore e/o del Collegio Docenti. Il carico didattico totale, per ogni allievo, deve essere di 240 CFU da conseguire nei quattro anni del dottorato. 

 Sono previste anche attività seminariali durante le quali gli allievi possono discutere aspetti specifici del lavoro dottorale, di lezioni tenute su invito da docenti esterni al collegio e di attività di formazione scientifica e di gestione e valorizzazione dei risultati della ricerca.

Il passaggio dal primo al secondo anno è deciso sulla base della presentazione di un articolato progetto di ricerca comprensivo di un piano di lavoro triennale discusso in un colloquio a cui parteciperanno, per ogni dottorando, almeno tre membri del Collegio, che possono chiedere al dottorando, oltre alla discussione del progetto stesso e degli articoli scientifici  da lei/lui eventualmente sottoposti o pubblicati, anche una discussione sui corsi seminariali seguiti, e il modo con cui intende sviluppare le sue ricerche future.

Il passaggio dal secondo al terzo anno avviene sulla base della discussione e dell’approvazione di uno schema indicativo, ma dettagliato, della tesi, che il dottorando si propone di elaborare, e della discussione degli articoli sottoposti o pubblicati.

Il passaggio dal terzo al quarto anno avviene sulla base della presentazione e della discussione, e quindi della approvazione da parte del tutor, della tesi che deve essere perfezionata e ultimata durante il quarto anno.

L’attività didattica del primo anno è ripartita su due trimestri: novembre-gennaio e marzo-maggio.

 

In particolare, l’attività didattica e formativa (per complessivi 80 CFU + 160 CFU per la tesi) deve avere carattere avanzato.  La partecipazione a seminari, workshop e gruppi di ricerca sarà ampiamente favorita e incentivata. L’attività formativa è organizzata, nello specifico, come segue:

I anno: didattica obbligatoria per 6 corsi “pillar” di 3 crediti ciascuno (18 CFU) e 6 monografici (6 CFU).  Partecipazione attiva a conferenze e seminari organizzati dal dottorato o da altre istituzioni universitarie e di ricerca (10 CFU), preparazione del progetto di ricerca articolato per il passaggio al 2° anno di corso (26 CFU) – Tot. 60 crediti.

II anno: partecipazione attiva a conferenze e workshop organizzati dalla Scuola  o da altre istituzioni universitarie e di ricerca (6 CFU); 2 giornate di presentazione dello stato di avanzamento della ricerca alla presenza dei tutor e del collegio, mini-workshop del dottorato (6 CFU) – lavoro di ricerca di preparazione alla tesi (48 CFU) Tot. 60 crediti.

III anno: Seminari di presentazione della ricerca in corso alla presenza dei tutor e del collegio e partecipazione attiva a conferenze e workshop (6 CFU); lavoro di ricerca alla tesi (48 CFU) –Tot. 60 crediti;

IV anno: completamento e stesura della tesi (60 CFU).

Le tematiche di ricerca e di insegnamento sono le seguenti:

  • Cosmologia teorica ed osservativa
  • Fisica delle Particelle Elementari in ambito astrofisico e cosmologico
  • Relatività Generale e Astrofisica Relativistica
  • Matematica applicata alla Meccanica Celeste e Positioning Systems
  • Multi-messenger Astronomy
  • Sviluppo di tecnologie e dispositivi per l’esplorazione spaziale
  • Sviluppo di materiali innovativi per ambienti extraterrestri, il lancio e il rientro
  • Tecniche di Data Analysis in ambito spaziale, astrofisico e cosmologico
  • Microgravità e Fisica dei Fluidi
  • Remote Sensing e relative applicazioni
  • Esplorazione planetaria
  • Aerotermodinamica
  • Propulsione aerospaziale e rientro
  • Sistemi Spaziali
  • Swarms e formation flying
  • On-orbit servicing
  • Debris detection and removal

Alcuni corsi saranno mutuati anche con gli altri dottorati di area scientifica della SSM.

L’attività di ricerca viene svolta da ciascun dottorando sotto la supervisione di un direttore di tesi (tutor o supervisor) scelto tra i membri del Collegio. I direttori di tesi sono tenuti a confermare, nella relazione annuale trasmessa al Coordinatore, i dati relativi alle attività di formazione e di ricerca dichiarati da ciascun dottorando.

L’assolvimento degli obblighi di ciascun dottorando viene approvato dal Collegio dei Docenti al momento della valutazione della relazione annuale sull’attività svolta.
Al direttore di tesi designato dal collegio sarà possibile affiancare un secondo direttore di tesi scelto sia all’interno che all’esterno del collegio eventualmente anche attivando l’istituto della co-tutela su convenzione.

Il dottorato di ricerca in “Cosmology, Space Science and Space Technology” nasce come un dottorato innovativo a caratterizzazione internazionale e interdisciplinare con l’obiettivo di attrarre gli studenti migliori e di coinvolgere costantemente nell’attività didattica i maggiori esperti internazionali sulle tematiche del dottorato oltre agli studiosi operanti in sedi universitarie straniere facenti parte del Collegio. Pagina web, bandi e materiali di supporto sono in lingua italiana e inglese.

E’ obbligatorio, per ogni dottorando, trascorrere almeno un anno (anche diviso in più trimestri o semestri) presso istituzioni universitarie e di ricerca  straniere. Le lingue del dottorato sono l’italiano e l’inglese, corsi e seminari possono essere tenuti in entrambe le lingue.

La SSM organizza attività trasversali per i corsi di dottorato sui principali sistemi informatici, anche di carattere specialistico. Inoltre, le competenze informatiche sono oggetto di attenzione nei corsi e nei seminari dedicati alle fonti e alla metodologia (si tengono seminari, presso il Sistema Bibliotecario di Ateneo, per formare i dottorandi all’uso critico delle risorse digitali e seminari per familiarizzare gli studenti con strumenti come i reference manager e i fogli di calcolo, ecc.). La SSM si doterà di un Centro di Calcolo.

La SSM organizza attività formative trasversali, comuni a tutti i corsi di dottorato, sulla  gestione della ricerca e sui principali sistemi di ricerca nazionali e internazionali, anche in relazione alle modalità di reperimento dei finanziamenti. Saranno organizzati inoltre incontri sulla stesura di progetti di ricerca con vincitori di ERC, FIRB e Fellowship all’estero.

Tali attività vengono gestite insieme agli altri programmi di dottorati della SSM o si appoggiano su attività già previste in UniNA.

Sono disponibili, presso la Federico II, corsi di lingua italiana per stranieri e corsi di inglese, tedesco, spagnolo e francese.

ll dottorato prevede e favorisce un’ampia mobilità di docenti e studenti, stimolata anche dai legami scientifici dei membri del collegio con varie prestigiose istituzioni internazionali e straniere. Tra queste indichiamo in particolare:

  1. Centro Europeo di Ricerche Nucleari (CERN), Ginevra (Svizzera)
  2. Agenzia Spaziale Europea (ESA), Noordwijk (Olanda)
  3. Gravitation AstroParticle Physics Amsterdam GRAPPA (Olanda)
  4. Institute for Space Physics – ICREA, Barcellona (Spagna)
  5. Kobayashi‐Maskawa Institute, Nagoya (Giappone)
  6. Joint Institute for Nuclear Research JINR, Dubna (Russia)
  7. Johns Hopkins University, Baltimora (USA)
  8. Departamento de Fisica Teorica, Universidad Autonoma de Madrid (Spagna)
  9. Fudan University, Shangai (Cina)
  10. Kazan Federal University, Kazan (Russia)
  11. Landau Institute for Theoretical Physics, Moscow State University (Russia)
  12. Institute for Astrophyscs, Harvard University (USA)
  13. Department of Mechanical & Aerospace Engineering, University of Florida (USA)