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Il Volo di Aeolus, il Soffio del Vento

Ci sono voluti 15 anni e montagne di progetti, prototipi, progetti nei progetti. Ma alla fine il quinto satellite di osservazione della terra della Agenzia Spaziale Europea, Aeolus, è finalmente lì dove deve stare. In orbita attorno al nostro pianeta, a studiare – ovvio, visto il nome – i venti.

Un compito difficile e ambizioso, perché diversamente dai suoi fratelli già operativi, Aeolus studierà i venti anche nei cieli puliti, nei cieli cioè senza nubi. Dove apparentemente non succede nulla, ma dove invece si origina tutto. I 15 anni di lavoro e di progetto sono tutti lì, nel cercare di studiare l’impossibile: il movimento delle particelle sospese in atmosfera, nei primi 30 chilometri dal suolo, e ricavare da quei dati direzione ed intensità dei venti.

Per farlo – entriamo un po’ nella tecnologia – è stato necessario costruire un laser ad altissime prestazioni, che lavora nell’ultravioletto, compatto abbastanza da stare all’interno di un satellite e abbastanza leggero da poter essere lanciato con costi accessibili. Non solo. Il laser dovrà essere in grado di lavorare nel vuoto, e di sopportare il degrado delle lenti e delle ottiche (siamo sulla ottantina) dovute al passaggio del fascio UV. Per tutto il tempo della missione.

Con un po’ di giusto orgoglio, lo strumento – chiamato ALADIN – è stato progettato e costruito in italia. E tra pochi giorni, quando inizierà la fase di test, sapremo se il lavoro di oltre 50 tra ingegneri e tecnici è andato a buon fine. Le ottiche infatti sono state allineate a mano, una per una, testate a terra e nel vuoto, ma finché non sarà in orbita e il telescopio inizierà a lavorare, nessuno dormirà sonni tranquilli.

Il principio di funzionamento del laser è semplice, più complesso invece raccogliere i fotoni rimandati indietro dalle particelle sospese in atmosfera. Fotoni preziosissimi che trasportano l’informazione più importante di tutte, quella sui movimenti atmosferici. E che verranno raccolti da uno specchio di circa 1 metro e mezzo, un telescopio a bordo di Aeolus, per poi essere elaborati e processati, e poi mandati a terra. Il tutto, nella fase operativa (che dovrebbe iniziare nei primi mesi del 2019), durerà circa 3 ore: il tempo dopo il quale i ricercatori potranno accedere ai dati del satellite.

Obiettivo primario di Aeolus infatti è migliorare la conoscenza della atmosfera creando una mappa globale dei venti, per lo studio sia del clima che della meteorologia: dati di così rapida fruizione dovrebbero permettere un notevole miglioramento nelle capacità previsionali dei modelli, sebbene questa capacità sia per il momento solo potenziale. Infatti, dal momento che si tratta di un satellite polare (quindi orbitante e non geostazionario), per poter fornire dati assimilabili con continuità operativa – quelli che servono ai modelli meteorologici – Aeolus dovrà essere affiancato da molti altri satelliti con le stesse caratteristiche, in modo che tutti insieme riescano a coprire la superficie terrestre nello stesse finestre temporali.

Staremo a vedere. Lascio ai colleghi del blog, certamente più competenti di me in materia di meteorologia, le riflessioni sulla possibilità, grazie a questo tipo di dati, di avere previsioni affidabili fino a 5-7 giorni e modelli climatologici affidabili. Per quello che mi riguarda, mi limito ad ammirare ancora una volta la maestosità di tutto quello che è spazio, a prescindere dai risultati immediati. Tecnologia, innovazione, progettualità, e soprattutto, futuro. Ogni passo nello spazio è comunque, sempre, un passo avanti.

Per chi volesse approfondire i dettagli tecnici: https://www.esa.int/Our_Activities/Observing_the_Earth/Aeolus

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Published inAttualitàMeteorologia

6 Comments

  1. robertok06

    Mi correggo immediatamente… niente interferometria, del ‘semplice’ Doppler…
    “By analyzing the change in color caused by the motion of atmospheric air molecules — known as the Doppler effect — scientists can derive wind speeds”

    Buon weekend a todos.

  2. robertok06

    “Quello che non c’è scritto, e che mi piacerebbe sapere, è l’entità dello spostamento di frequenza”

    Non ho avuto tempo di guardare la documentazione disponibile, ma immagino che utilizzeranno metodi interferometrici, che hanno sensibilità spettacolari… basti pensare alle misure delle onde gravitazionali.

  3. A. de Orleans-B.

    Quanto segue è con riserva di aver capito bene la documentazione che ho potuto trovare su questo satellite.

    Allo stato attuale mi sembra più un “proof of concept” che uno strumento operativo – ma se funzionerà come previsto, presumo che verrà replicato in una decina di esemplari che, insieme, potranno offrire dei dati di estrema utilità.

    Infatti, il satellite misura “solo” (ma in realtà è un vero exploit tecnologico!) la componente Est-Ovest del vento (trascurando la componente Nord-Sud e quella verticale) lungo il raggio laser che attraversa l’atmosfera con un angolo di 35 gradi verso il basso – e lo farà un paio di volte al minuto per i prossimi tre anni.

    La restrizione alla componente Est-Ovest è obbligata dal satellite che si muove in un orbita circumpolare a quasi 10.000 m/s e può quindi misurare solo venti a 90 gradi precisi da questa orbita Nord-Sud.

    Speriamo che funzioni bene perché l’idea è brillante e potrebbe alimentare i modelli di circolazione atmosferica con dati prelevati con densità uniforme su tutta la superficie della Terra.

    • Alvaro hai colto esattamente il senso della questione. In sostanza, pensare che questo lancio risolverà il tema delle previsioni numeriche è sbagliato, che possa gettare le basi per importanti miglioramenti è possibile.
      gg

  4. Fabrizio Giudici

    La cosa che personalmente mi intriga è il modo con cui viene misurata la velocità del vento in aria trasparente. Più o meno immaginavo che c’entrasse l’effetto Doppler, che in questo caso si traduce in un leggero spostamento di frequenza dei fotoni di ritorno. La cosa è spiegata in questa pagina, raggiungibile dal link nell’articolo:

    https://www.esa.int/Our_Activities/Observing_the_Earth/Aeolus/Lasers_in_space

    Quello che non c’è scritto, e che mi piacerebbe sapere, è l’entità dello spostamento di frequenza, e dunque la sensibilità dello strumento. Immagino che siano quantità minime.

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