Il gruppo svolge attività di ricerca nell'ambito della fisica solare, con particolare attenzione allo sviluppo di nuova strumentazione volta all'osservazione della nostra stella sia da terra che dallo spazio. Abbiamo un ruolo di primo piano nello sviluppo dei due coronografi spaziali che saranno lanciati da ESA e NASA nel biennio 2019/2020. I coronografi sono telescopi che osservano la corona solare estesa, quella parte di atmosfera solare che risulta visibile da terra durante le eclissi totali di Sole e che è la sede delle manifestazioni eruttive più intense e spettacolari. Allo scopo di affinare le conoscenze e ampliare il bagaglio di esperienze tecnologiche cooperiamo a progetti di ricerca e sviluppo in ottica che non riguardano strettamente la fisica solare, ma che in ogni caso potranno in futuro essere applicati allo studio del Sole.

Metis è frutto di una cooperazione che vede coinvolti le Università di Firenze, Padova e Torino, gli Osservatori Astrofisici di Torino, Catania e Napoli, lo IASF di Milano, il Politecnico di Torino, il Max Planck Institute for Solar Physics Research (Germania) e l'Accademia delle Scienze della Repubblica Ceca. È uno degli strumenti che faranno parte del carico scientifico della sonda Solar Orbiter dell'Agenzia Spaziale Europea (ESA), il cui lancio nello spazio è previsto nel Febbraio del 2019. Solar Orbiter è la prima missione del programma scientifico Cosmic Vision 2015-2025 dell'ESA. Metis osserverà la corona solare nella luce visibile polarizzata e acquisirà immagini coronali monocromatiche nella riga ultravioletta Lyman α dell'idrogeno a 121.6 nm. Metis simula l'effetto di un'eclisse di Sole mediante un innovativo e ingegnoso disegno ottico basato sull'inversione della posizione reciproca di apertura di ingresso e occultatore. Il disegno ottico si adatta ai requisiti della missione Solar Orbiter: l'orbita della sonda sarà tale da consentirle di avvicinarsi al Sole fino a un perielio di 0.28 AU (con conseguente innalzamento del carico termico per tutti gli strumenti di bordo) e con una inclinazione massima sull'eclittica di 34^o.
Lo strumento è stato assemblato, calibrato e consegnato ad Airbus per l'integrazione sulla sonda. L'attività del gruppo si concentra attualmente sulla generazione del software per la pianificazione delle osservazioni. Da Settembre 2017 Marco Romoli è stato nominato nuovo Principal Investigator di Metis in sostituzione della Prof.ssa Ester Antonucci.

Proba3 è la prima missione dimostrativa dell'ESA sulle tecnologie per la formazione in volo di satelliti ("formation flight"). Il coronografo ASPIICS è il carico scientifico. Dopo il lancio, due satelliti in un'orbita terrestre molto ellittica della durata di 19 ore acquisiranno la formazione di volo mantenendola per 6 ore (a ogni orbita). In questo intervallo di tempo il satellite OSC (Occulter Spacecraft) occulterà il Sole creando un'eclissi artificiale sul satellite CSC (Coronagraph Spacecraft) a 150 m di distanza e con a bordo il telescopio. Questo consentirà di osservare la corona solare con un campo di vista minimo molto vicino al lembo solare (da 1.08 a 3 raggi solari dal centro del disco solare), una condizione senza precedenti per osservazioni in assenza di eclissi naturale. ASPIICS acquisirà immagini ad alta risoluzione spaziale (< 6 arcsec) dell'emissione continua in una larga banda spettrale (580-640 nm) della luce visibile. Inoltre il coronografo osserverà con filtri ad alta risoluzione spettrale (FWHM=0.5 nm) l'emissione radiativa di ioni Fe altamente ionizzati (Fe+13) e dell'elio neutro in corona.
Il nostro gruppo è responsabile per la progettazione del modello in scala del sistema di occultamento, per la definizione della forma dell'occultatore e per il disegno dell'elettronica dei sensori di allineamento fine.

È la prima missione che misura l'abbondanza dell'Elio in corona fuori dal lembo del disco solare. È una collaborazione fra NavalResearch Laboratory (Washington, D.C., USA), Institut Astrophysique de Paris (Francia), Osservatorio di Torino e il nostro gruppo. Il consorzio italiano è responsabile di uno dei tre strumenti dell'equipaggio scientifico di HERSCHEL: il coronografo SCORE, che misura la polarizzazione lineare della radiazione coronale nel visibile ed effettua osservazioni nelle righe ultraviolette HI 121.6 nm e HeII 30.4 nm. HERSCHEL è stato lanciato con successo nel Settembre 2009. Nel Giugno 2018 è previsto un nuovo lancio dalla base NASA di White Sands nel New Mexico (USA). È prevista attività di laboratorio per ri-allineare e ri-calibrare l'intero strumento.

È un progetto di puro sviluppo tecnologico nell'UV. PeNCIL è il primo polarimetro in trasmissione privo di parti meccaniche in movimento ottimizzato per la riga ultravioletta Lyman α 121.6 nm.
Si tratta della riga più intensa dello spettro di emissione coronale nell'UV, fondamentale per ricavare la misura del campo magnetico in corona.
PeNCIL è costituito da due innovazioni assolute per quanto riuguarda la tecnologia UV:

• WGP (Wire Grid Polarizer): lamina polarizzatrice a nanofili. Una lamina di MgF₂ funge da substrato per una matrice di fili conduttori paralleli larghi 20 nm e distanti 40 nm. È un dispositivo progettato in collaborazione con il National Institute for Research and Development in Microtechnologies di Bucharest (Romania).
• PCVR (Piezoelectric Clamp Variable Retarder): lamina di ritardo variabile modulata attraverso stati statici successivi con una morsa piezoelettrica. Una lamina di MgF₂ è compressa e rilasciata da una morsa controllata da un attuatore piezoelettrico. La compressione modifica l'indice di rifrazione globale del cristallo in una direzione, generando un ritardo di fase proporzionale alla tensione applicata. Il dispositivo è realizzato in collaborazione con il Dipartimento di Ingegneria Industriale dell'Università degli Studi di Firenze.

In collaborazione con il Dipartimento di Scienze della Terra dell'Università degli Studi di Firenze abbiamo progettato la prima camera iperspettrale caratterizzata da un filtro a banda stretta regolabile a cristalli liquidi, operata da un drone radiocomandato. Il nostro gruppo ha definito il disegno ottico e sta effettuando l'assemblaggio e l'allineamento dello strumento. Nei mesi a venire verrà effettuata la calibrazione radiometrica, si procederà all'installazione sul drone e alle prove in volo.