Ricerca ed esplorazione
La Missione SB Nettuno si prefigge di compiere nell'Artico taluni esperimenti scientifici ed altresì di ricercare i resti dello storico Dirigibile ITALIA del Generale Umberto Nobile, che affondò alle 11:00 circa del 25 Maggio 1928.
La missione artica al Polo Nord verrà compiuta per mezzo, ed a bordo, della nuova Aeronave ITALIA.
L'affascinante regione dell'Artico, rappresenta quindi la meta per l'esplorazione e le ricerche scientifiche e geografiche in questa remota e meravigliosa parte del mondo polare che riserva ancora oggi aree e luoghi ancora poco esplorati, picchi montuosi non denominati, e piccole isole ancora da scoprire/denominare.
Motivazioni per una nuova campagna di studio, esplorazione, e di ricerca scientifica
Dopo 25 anni dall'ultima campagna di studio e ricerca danese sulla Calotta Glaciale Hans Tausen, ed in considerazione delle ultime considerevolmente variate tendenze climatiche, si può ritenere che sia più che mai necessaria la programmazione di una nuova spedizione che possa aggiornare i dati ormai storici e che sicuramente saranno fortemente mutati per via stessa dei cambiamenti climatici, che sono particolarmente attivi sulla calotta glaciale più a Nord della Terra. Gli stessi dati geografici, topografici, ed altimetrici collezionati all'epoca, necessitano di rilevamenti ed aggiornamenti più che mai significativi. Una più attenta campagna di studio e di ricerca scientifica in situ della calotta glaciale Hans Tausen, del suo spessore, e della sua composizione dello strato superficiale, con l'analisi delle componenti chimiche presenti e contaminanti fornirebbe nuovi ed importanti dati da porre in correlazione con gli attenti studi analitici e più attuali sui forti cambiamenti climatici. Dai dati risultanti dalla nuova campagna scientifica, si otterrebbero informazioni da cui poter derivare un nuovo bilancio di massa della calotta glaciale, con una sua attesa parametrizzazione, nonché tutti i dati utili per lo sviluppo di più aggiornati modelli altimetrici digitali e cartografici, che verrebbero posti in correlazione con maggior precisione con i punti di rilevamento paleoclimatici e dei siti dei carotaggi e delle analisi stratigrafiche chimico/fisiche, biologiche, per i campionamenti dei microparticellari, e (geo) magnetiche.
ATTIVITA' DI RICERCA (Tematiche proponibili)
- Processi chimico-fisici nella bassa atmosfera artica: ozono;
- Incidenza della radiazione solare in artico: spettro ed intensità;
- Misure gravimetriche, magnetiche, ed elettriche alle basse quote artiche;
- ICT & propagazione radio HF nell'artico;
- Suolo artico, permafrost, mineralogia, rocce, e geologia artica;
- Campionamento ed estrazione di carote di ghiaccio;
- Campionamento di neve, ghiaccio, e studi glaciologici;
- Paleoclimatologia della calotta glaciale Hans Tausen;
- Processi idrologici e cambiamenti climatici in artico;
- Studi di biologia marina e di biodiversità;
- Ricerche marine ed oceanografiche;
- Ecosistemi, biodiversità, fauna e flora artica;
- Applicazione di nuove tecnologie innovative per l'Artico;
- Applicazione di tecnologiche per la scansione del fondale oceanico artico;
Attività generale di ricerca scientifica applicata e specifica condotta nell'Artico per effettuare i rilevamenti geografici, fotografici, e per i campionamenti geologici, minerali, biologici, ed ambientali costieri, marini, ed atmosferici, per le osservazioni e per le analisi geofisiche e geomagnetiche.
Misurazioni dei profili di concentrazione dei vari composti chimici nella bassa atmosfera artica, e del contenuto colonnare del suo vapore acqueo, mediante strumentazioni spettrometriche operanti nella gamma delle microonde.
La Missione Semper Borealis Nettuno prevede che possano essere svolte varie attività di raccolta e campionamento, di perforazione, e di carotaggio per gli studi di tipo paleoclimatico e per l'aria fossile lì imprigionata, nonché per lo studio del bilancio di massa delle coperture glaciali che influiscono sulla variazione del livello medio marino degli oceani e sull'assetto climatico terrestre.
In prima realizzazione di missione è prevista la semplice raccolta di campioni del suolo, di campioni nevosi e di ghiaccio, e di campioni di acqua dei fiordi, tutti da inserire in appositi contenitori sterili ed a costanza di temperatura.
Areali di Esplorazione
L'area principale oggetto dell'attività di esplorazione è quella a Nord-Ovest della Valle di Wandel nella Calotta Hans Tausens che presenta una quota massima di 1350 m. L'Area manca a tutt'oggi di dati geografici ed ambientali in loco che sono infatti incompleti, anche considerando il progressivo ritiro dei ghiacci.
Nell'area all'estremità Ovest della Valle di Wandel si concentreranno invece le varie ricerche scientifiche geologiche, chimico-fisiche, litologiche, e quelle paleontologiche, con un programma nutrito di rilevamenti fisici, geografici e fotografici.
A tal fine il punto ottimale di scalo dell'Aeronave ITALIA è tra le due aree d'esplorazione e di ricerca, individuabile a ridosso del laghetto glaciale (Aftenstjerne) Stella della sera, ovvero circa in prossimità di esso (Lat. 82° 15' Nord, Lon. 39° 10' Ovest), giungendo in volo dal grande Fiordo dell'Indipendenza, ed entrando nella Valle di Wandel lasciando al traverso di sinistra il Capo Knud Rasmussen (Lat. 82° 06' Nord, Lon. 29° 56' Ovest).
Ricerche Astrofisiche
Le ricerche astrofisiche nell'Artico sono molto attive e vi si concentrano proprio in ragione delle condizioni ambientali uniche della regione polare Nord: freddo estremo, secchezza e comunque bassa umidità, bassissimo inquinamento luminoso, atmosfera stabile e sede del vortice polare troposferico che istituisce una perenne vasta area di bassa pressione.
Nell'ambito della Missione SB Nettuno sarà quindi possibile condurre ricerche scientifiche con un insieme di particolari rivelatori, per studiare i.e. la polvere cosmica (composizione) e per ricevere i segnali radio dell'Universo primordiale, con la prospettiva d'integrare i numerosi dati satellitari (ESA) con queste osservazioni terrestri artiche condotte a bassa quota ed anche al Polo Nord Magnetico.
L'aria fredda e secca dell'Artico, priva di un particolare inquinamento, migliora la trasparenza atmosferica per condurre osservazioni ottiche nello spettro dell'infrarosso, infatti l'altezza dell'atmosfera nell'Artico, come altrove, varia per strati, ma la troposfera (dove avvengono i fenomeni meteorologici) è più sottile ai poli (circa 8 Km nominali: massimo 10 Km) rispetto all'equatore, mentre la stratosfera si estende fino a circa 50 Km e la mesosfera fino a 80 Km, con la termosfera (dove si vedono le aurore boreali) che inizia a circa 85 Km ed arriva anche a superare i 500 Km, e l'esosfera come strato più esterno che si fonde con lo spazio interplanetario.
Rilevamenti Gravitazionali
L'accelerazione gravitazionale nell'Artico è leggermente più forte rispetto a quella presente all'equatore poiché il Polo Nord è più vicino al centro della Terra, ossia per il fatto che il pianeta Terra è più appiattito nelle regioni polari. Il raggio terrestre al Polo Nord (raggio polare) è di circa 6.357 Km, più corto rispetto al raggio equatoriale (circa 6.378 Km), ossia di circa 21 Km in meno a causa della forma non perfettamente sferica della Terra (schiacciata ai poli) e della forza centrifuga che ai poli è nulla. Tale situazione implica per l'Artico una distanza minore dal centro di massa del pianeta, ed anche se la differenza è piccola ben si percepisce pesando di più. Gli scienziati hanno già da tempo studiato queste anomalie gravitazionali tramite numerose e continue campagne di rilevamento aereo per comprendere meglio anche le masse del ghiaccio artico e quelle della crosta terrestre. Particolari gravimetri relativi ad altissima sensibilità saranno installati a bordo al fine di collezionare dati utili per integrare i modelli esistenti. Il valore normalizzato dell'accelerazione di gravità (g) al Polo Nord è circa 9,832 m/s².
Prospezioni gravimetriche aeree
Premettendo che il metodo di prospezione canonico consiste nel porre il gravimetro in loco per ottenere misure molto accurate, si palesa il fatto che nel corso della Missione SB Nettuno occorrerebbe procedere con numerosissimi scali in luoghi remoti e difficili da raggiungere per avere una mappa ad alta risoluzione spaziale.
La soluzione prevede quindi di installare il gravimetro a bordo. In questo modo si potranno effettuare tutti i rilevamenti relativi con maggior risoluzione spaziale e minor tempo, ma a discapito dell'accuratezza. Gli strumenti da adottare sono più complessi di quelli utilizzati a terra poiché l'aeronave Italia è un sistema di riferimento non-inerziale in cui le masse sono sottoposte alle forze inerziali (fittizie) non facilmente distinguibili dalle variazioni di gravità che si vogliono misurare. Le forze fittizie sono tipicamente molto più grandi del segnale gravitazionale che si vuole misurare, perciò possono anche determinare un malfunzionamento del gravimetro (es. la saturazione del segnale in uscita). Naturalmente le sospensioni di questi strumenti compensano attivamente le oscillazioni, le inclinazioni, e tutti gli altri disturbi cui lo strumento è sottoposto. Nonostante ciò, i dati grezzi devono poi essere filtrati per ottenere tutte le informazioni desiderate. L'effetto dei disturbi (Temperatura, accelerazioni apparenti, rotazioni, vibrazioni, ecc...) verrà altamente mitigato/eliminato con tecniche kalmaniane di Sensor Fusion e Machine Learning normalmente applicate al trattamento dei dati ottenuti dagli accelerometri d'alta precisione sviluppati per le applicazioni spaziali.
Le prospezioni osservative gravimetriche forniscono informazioni fondamentali sia per la mappatura geologica sia per gli studi di tettonica, vulcanologia e geotermia. Inoltre, non va dimenticato che una delle più importanti applicazioni della gravimetria è l'esplorazione geofisica per la ricerca di risorse naturali quali, ad esempio, petrolio e minerali. Infine, i rilevamenti gravimetrici possono essere applicati anche agli studi archeologici in quanto facilitano l'individuazione delle antiche strutture divenute sotterrate nel tempo.
Prospezioni Geologiche
Un rapporto dell'U.S. Geological Survey spiega che nel sottosuolo dell'isola artica sono stati scoperti giacimenti di petrolio, di gas, e di oro; risultano presenti anche giacimenti d'uranio, di zinco, di rubini, e di diamanti. Una ricchezza energetica ricoperta dai ghiacci, i quali però si stanno velocemente sciogliendo a causa del surriscaldamento globale, e questo sta facendo emergere tutte le preziose potenzialità, con giacimenti che contengono il 13% delle risorse mondiali di petrolio ed il 30% di quelle di gas. Risorse non ancora scoperte dal valore di 300-400 miliardi di dollari, secondo un rapporto dell'U.S. Geological Survey, l'agenzia statale americana che studia il territorio e le sue dinamiche naturali. La "terra verde" è ancora ricoperta per l'80% da ghiacci, ma il livello medio del mare si sta alzando ed il permafrost si sta sciogliendo, rivelando tutte le risorse che la Groenlandia custodisce da millenni. Già da ora l'isola artica ospita la miniera di Kvanefjeld, ovvero il più grande giacimento mondiale d'uranio e di terre rare. Materie prime preziose che, grazie al riscaldamento globale ed allo scioglimento del permafrost, sono destinate ad essere sfruttate con minori difficoltà. Nell'isola più grande del mondo ci sono anche giacimenti di carbone e piombo, nonché di neodimio, niobio, e tantalio, ossia 25 dei 34 minerali rari.
Con le Autorità groenlandesi/danesi si potrebbe anche configurare la Missione SB Nettuno per attuare una specifica nuova campagna di prospezione geologica, tramite un'indagine strumentale congiunta, in situ ed aerea, al fine di riuscire ad aumentare maggiormente, ed in modo specifico, le conoscenze delle risorse, e di riuscire a focalizzare gli investimenti volti all'esplorazione mineraria in modo mirato, efficace, ed efficiente, con particolare attenzione rivolta alla ricerca dei giacimenti di cerio, lantanio, neodimio, ed ittrio.
Ricerche Oceaniche
Ricerca del relitto dell'ITALIA
Per costituire una seria, valida, e proficua scientifica ricerca, analitica e metodica, dei resti metallici del relitto del Dirigibile ITALIA inabissatosi il 25 Maggio 1928 alle ore 10:33, occorre stabilire in primis il punto centrale dell'areale da esplorare con le dovute molteplici strumentazioni disponibili (Satellite, ecoscandagli, magnetometri, ecc...) ed il più adeguato drone sottomarino, da cui si inizierà per l'escursione del fondale mediante una traiettoria a spirale sviluppabile per un diametro di 30 Nm, e quindi per un'operabilità su una superficie complessiva di circa 2400 Km².
Dalla storica narrazione dei superstiti sappiamo che la prima rilevazione della loro posizione avvenne alle ore 02:00 del 26 Maggio 1928: 81° 14' N, 25° 25' E (1), dopo 27h 30' dall'impatto con il pack artico. La seconda rilevazione affidabile avvenne il 28 Maggio 1928 alle ore 10:00, ed indicava le coordinate di 80° 49' N 26° 20' E (2), dopo 44 h.
Dall'analisi di questi dati storici si è così giunti a determinare per interpolazione lineare il presunto punto d'impatto dell'aeronave del Gen. Umberto Nobile con il pack artico, da dove dopo circa 20' i superstiti ebbero modo di osservare una densa colonna di fumo nero ad una distanza che essi stimarono a circa 15-20-30 Km, in direzione azimutale di 100° (Est). (Cfr. Letteratura storica - U. Nobile, A. Viglieri, F. Trojani, F. Behounek, G. Biagi.)
Il punto modale più probabilistico da cui iniziare le attività di ricerca è calcolato a 81° 30' N, 26° 30' E (Cfr. figura).
La profondità del pianoro visibile nella figura a fianco (Google Maps) è stimabile nell'intorno dei 200 m ed i 400 m.
STRUMENTAZIONI PER LE RICERCHE SUI FONDALI OCEANICI ARTICI
La strumentazione base di ricerca per il relitto del Dirigibile ITALIA è composta da uno scandaglio sonico di ultima generazione (Chirp) che vincolato all'aeronave, verrà trascinato dalla stessa per compiere i rilevamenti secondo un percorso a spirale.
RVX 1000 Sonar Module - Caratteristiche principali
- Immagini simili a fotografie della struttura del fondale (tecnologia CHIRP DownVision di Raymarine);
- Prestazioni di profondità DownVision™ fino a 1500 metri (Potenza 1 KW RMS);
- Ecoscandaglio CHIRP a 5 canali; visualizzazione immagini ad alta risoluzione CHIRP DownVision
- Collegamento in rete - Display chartplotter di ultima generazione Raymarine.
La ricerca potrebbe essere proficuamente effettuata mediante l'ausilio di un moderno drone sottomarino automatico, ed a guida autonoma, dotato di alcune telecamere multispettrali che registrerebbero i dati video su un idoneo capiente supporto informatico. Le varie telecamere sarebbero poste su un supporto cardanico a comando interno per una scansione attuabile anche sull'asse di beccheggio e su quello d'imbardata.
Un magnetometro triassiale (fluxgate) ed uno scandaglio ultrasonico completerebbero le strumentazioni primarie del drone, che potrà avere una propria attivata navigazione pianificata grazie all'implementazione di una piattaforma inerziale di controllo e di comando. Il profilo della missione del drone sarebbe dato da una discesa, da un percorso a spirale a costante distanza dal fondale marino, e dalla sua risalita automatica che verrà segnalata da un apposito trasmettitore e da un idoneo segnalatore luminoso, ai fini del recupero.
Ricerche nella bassa atmosfera Artica
L'ozono artico raggiunge ultimamente livelli record, un passo positivo per il clima. I buchi dell'ozono sulle regioni polari, dove il livello stratosferico è notevolmente ridotto, sono stati oggetto delle ricerche sui cambiamenti climatici negli ultimi decenni. I clorofluorocarburi (CFC) di origine antropica sono la causa principale della formazione dei buchi. Nel Marzo 2024 si è raggiunto un record per l'ozono artico a partire dalle prime misurazioni dagli anni '70, dopo un periodo di aumento complessivo durante l'inverno 2023-2024. Livelli di ozono superiori alla media hanno continuato a persistere fino a Settembre 2024. Ciò è significativo poiché, in precedenza, la primavera era stata associata all'esaurimento dell'ozono quando alti livelli di CFC coincidevano con grandi sistemi meteorologici freddi e rotanti a bassa pressione, noti come vortici polari.
Attenzione: qui si parla di ozono ARTICO, e non del grande buco di ozono presente nell'ANTARTIDE.
Misurazioni Magnetiche
Durante la Missione SB Nettuno, s'intende effettuare tutta una serie di misurazioni multi-sorgente durante l'intera traiettoria di volo per ottenere indicatori del campo magnetico solare e dell'attività solare. Queste saranno utilizzate anche per misurare il campo magnetico terrestre.
Altresì, le misurazioni postume effettuate sulle carote di ghiaccio prelevate in Groenlandia forniranno una distribuzione spaziale e temporale dell'intensità del campo magnetico terrestre. Poiché l'esatto percorso della Missione SB Nettuno dipenderà dalle circostanze ambientali che si potranno incontrare, non è possibile fornire posizioni precise in anticipo. Tuttavia, poiché la rotta prevede il sorvolo di aree significative della costa orientale della Groenlandia, già si prevede che si potranno ottenere delle distribuzioni spaziali sulla scala di circa 10°.
Oltre alle misurazioni effettuabili a terra durante gli sbarchi, si effettueranno anche i rilevamenti continui del campo magnetico terrestre attuale dalla stessa Aeronave ITALIA in volo. A tal fine, si utilizzerà il magnetometro al potassio GSMP-35A/25A (sensore geomagnetico basato sull'effetto Zeeman da assorbimento atomico dei vapori di potassio), o strumenti simili; esso ben funziona anche a temperature estremamente basse e può essere utilizzato per misurare le componenti del campo magnetico.
Grazie alla sua sensibilità (µG), ed ad un effetto collaterale positivo, è possibile determinare la decomposizione minerale del terreno, poiché questo dispositivo è in grado d'influenzare il campo magnetico ambientale.
ANALISI DEL CAMPO MAGNETICO TERRESTRE
Nel corso di tutta la Missione SB Nettuno si prevede di effettuare tutti i rilevamenti magnetici triassiali (Data logging) del campo magnetico terrestre al fine di collezionare i primi dati che verranno in seguito esaminati ed elaborati. Il Polo Nord Magnetico ha coordinate 85.778N, 138.057W, @2025.000.
Gli esperti ricercatori del NOAA aggiornano regolarmente il World Magnetic Model (WMM) per tener conto dello spostamento del Polo Nord Magnetico, che è da sempre fondamentale per la navigazione degli aerei e delle navi.
Analisi Glaciologiche
Sulla Terra ci sono solo due calotte di ghiaccio, una nell'emisfero nord, in Groenlandia, l'altra nell'emisfero sud, in Antartide. Durante l'ultimo periodo glaciale la calotta glaciale Laurentide copriva gran parte del Canada e dell'America del Nord, la calotta glaciale weichseliana copriva l'Europa del nord e la calotta glaciale della Patagonia buona parte dell'America del sud. La calotta glaciale della Groenlandia non si sviluppò affatto fino al tardo Pliocene ma, a quanto sembra, si sviluppò molto velocemente con la prima glaciazione continentale.
Ciò ha avuto l'insolito effetto di consentire ai fossili delle piante che una volta crescevano nell'attuale Groenlandia di preservarsi molto meglio di quanto sia successo nella lenta formazione della calotta glaciale antartica. La calotta glaciale della Groenlandia, detta Sermersuaq in kalaallisut, la lingua groenlandese, occupa circa l'82% della sua superficie per complessivi 1,71 milioni di km² e se si sciogliesse causerebbe l'innalzamento del livello del mare di 7,2 m, sommergendo isole come Tuvalu e le Maldive che hanno un'altitudine massima inferiore o di poco superiore a tale valore. Presenta una lunghezza in direzione nord-sud di quasi 2400 km ed una larghezza massima di 1100 km alla latitudine di 77°N, vicino al suo margine settentrionale. L'altezza media è di 2135 m, mentre il suo spessore è generalmente maggiore di 2 km: il GISP, Greenland Ice Sheet Project, ha estratto un campione di ghiaccio di 3 km in un punto alto 3207 m alle coordinate 72,6°N e 38,5°O. Alcune stime nel cambiamento della massa della calotta glaciale della Groenlandia suggeriscono che si stia sciogliendo al ritmo di circa 239 km³ all'anno. Si tratta di misure fornite dal satellite della NASA, GRACE, Gravity Recovery and Climate Experiment, messo in orbita polare bassa nel 2002.
L'importanza del controllo sistematico e ripetuto nel tempo degli apparati glaciali di misurazione venne riconosciuta fin dai primi atti dei Comitati scientifici nel 1895, e da allora le attività di studio e di ricerca hanno riguardato il monitoraggio delle metriche e delle variazioni glaciali ed, in particolare, delle misure delle variazioni frontali. Per consuetudine dei campionamenti, alla fine della stagione estiva, vengono condotte delle campagne di rilevamento sistematico dei fronti glaciali, integrandole con fotografie riprese da stazioni fisse, osservazioni della copertura nevosa, e della morfologia delle fronti glaciali. Queste attività di ricerca continuano con regolarità, con limitate interruzioni in alcuni anni di guerra, ed hanno consentito di raccogliere una delle più lunghe serie di osservazioni delle variazioni frontali esistenti al mondo.
Le numerose campagne glaciologiche annuali sinora condotte hanno permesso di acquisire anche un'enorme massa di dati relativi alla morfologia dei fronti glaciali ed una preziosissima documentazione fotografica, che compongono una già vasta letteratura scientifica, a cui è pur sempre possibile contribuire.
La calotta glaciale copre attualmente un'area di circa 1,71 milioni Km², pari a circa l'80% dell'isola, con uno spessore medio di circa 1,67 km ed un volume di 2,9 milioni di Km³, che porta a stimare che essa pesi 2,66 milioni di miliardi di tonnellate. L'enorme peso e la morfologia del terreno sottostante, fanno sì che nella calotta si formino dei flussi glaciali, ossia dei canali dove il ghiaccio si muove più velocemente rispetto al ghiaccio circostante, in continua evoluzione, la cui dinamica è oggetto di attenti studi e diversificate ricerche. Comportandosi come veri e propri fiumi di ghiaccio in movimento, i flussi drenano ampie aree di territorio, venendo alimentati dai flussi di altri ghiacciai, che costituiscono dei veri e propri tributari, il cui moto, guidato dalla gravità, è controllato principalmente dalla temperatura e dalla solidità delle loro basi, due fattori che, essendo influenzati da diversi processi, nonché dalla geomorfologia del suolo su cui si muovono i flussi, fanno sì che l'attività di questi ultimi abbia un comportamento ciclico, sia pur segnato con lunghi periodi di inattività.
Oggi, le molte montagne costiere presenti in Groenlandia, impediscono alla calotta di raggiungere l'Oceano Artico, soltanto nel sud-est e nel nord-ovest dell'isola sono presenti spazi sufficienti tra le montagne perché la calotta possa defluire nell'oceano attraverso i cosiddetti ghiacciai di sbocco, i quali perdono regolarmente grandi masse di ghiaccio dal loro fronte. Come precisato, ciò avviene poiché in passato si sono susseguiti perlomeno 11 periodi di forte glaciazione in cui la calotta è diventata abbastanza spessa da scorrere oltre le montagne, arrivando ad estendersi al massimo fino a 120 km oltre i suoi attuali confini. Le variazioni nella massa glaciale della calotta, e quindi del suo tasso di crescita o di decrescita, dipendono in effetti da diversi fattori, quali il tasso di accumulo e quello di fusione della neve nella sua parte più interna ed alla sua periferia, la fusione del ghiaccio lungo i suoi margini ed il distaccamento di iceberg dalle piattaforme glaciali in cui si immette il flusso della calotta. Il ghiaccio della calotta glaciale groenlandese fluisce in mare attraverso 215 ghiacciai di sbocco, il cui ritiro ha un impatto diretto sull'innalzamento del livello del mare.
La Groenlandia è la maggiore isola della Terra per superficie (2166086 km²), nonché, proprio a causa delle grandi calotte glaciali, il secondo territorio meno densamente popolato del pianeta (dopo l'Antartide), con circa 0,03 ab./km². Si è scoperto che le polveri e l'aria presente nel ghiaccio provenivano dall'atmosfera che c'era 110000 anni fa, durante l'ultima glaciazione.
Rilevamenti Termici nell'Artico
Tra i vari studi scientifici ancillari sarà possibile inserire nel programma vi è certamente quella della raccolta dati affinché possa contribuire allo studio dell'anomalia termica nell'Artico. Le limitazioni dell'osservazione termica satellitare nell'artico includono infatti la risoluzione spaziale e temporale, l'influenza atmosferica, la necessità di una calibrazione precisa per distinguere le temperature reali, e la difficoltà nel misurare con precisione la temperatura di superfici piccole o con geometrie complesse, richiedendo spesso tecniche avanzate per superare ostacoli come l'assenza di riflettori o la geometria del sensore.
Diversamente da questo quadro il rilevamento dei parametri atmosferici in loco, effettuato con precisione consentirà non solo la calibrazione delle immagini satellitarie ma anche la loro esatta rispondenza al reale poiché le nuvole, il vapore acqueo e stati di aerosol possono bloccare od alterare la radiazione infrarossa (termica) emessa dalla superficie terrestre, rendendo i dati completamente inaffidabili in certe condizioni.
STUDI sull'AURORA BOREALE
L'osservazione dell'Aurora boreale con rilevamento strumentale alle quote di volo, presenta aspetti molto interessanti dal punto di vista scientifico e della ricerca associata.
Gli studi scientifici sull'aurora boreale si concentrano essenzialmente, non solo sulla sua origine, ovvero sul vento solare, il quale all'altezza dell'orbita terrestre spazza a 300-500 Km/s con una densità di 3-10 particelle/cm³, ma anche sull'interazione delle particelle cariche con la ionosfera terrestre, ossia con lo studio della fisica dei colori, legata all'altezza da terra ed all'energia delle stesse particelle:
- Rosso: Ossigeno ad energie più basse, a quote maggiori (SAR - Stable Auroral Red) [>200 Km].
- Verde: Il più comune, emesso dall'ossigeno a energie più alte (strati inferiori dell'atmosfera) [100 Km - 200 Km].
- Blu: Azoto ionizzato, a quote più basse [100 Km - 200 Km].
- Viola: Azoto ionizzato, a quote più basse [100 Km] .
- Rosa: Azoto ionizzato, a basse quote [≤ 100 Km].
Il Sole emette costantemente particelle neutre e cariche (elettroni e protoni) le quali formano il vento solare il quale giungendo in interferenza con il nostro pianeta, ovvero con il suo Campo Magnetico interagisce e devia la maggior parte delle particelle, ma una parte di queste intrappolate dalle linee di campo riescono a penetrare l'alta atmosfera vicino ai poli magnetici. Le particelle solari cariche collidono così con gli atomi di ossigeno e di azoto nella ionosfera ad una quota compresa tra 100 e 500 Km. Gli atomi eccitati rilasciano quindi energia sotto forma di luce visibile, creando l'effetto ottico dell'aurora.
Ricerche scientifiche sulle aurore - Misurazioni in quota
Utilizzando apparecchiature scientifiche e strumenti specifici come i più precisi magnetometri, che rilevano anche i più piccoli cambiamenti nel vettore del campo magnetico terrestre, e le reti radar che monitorano l'attività delle particelle nell'alta atmosfera, gli scienziati possono analizzare i vari effetti che si verificano durante le aurore. Alcune stazioni presenti a terra forniscono immagini in tempo reale delle aurore utilizzando speciali telecamere a campo largo chiamate all-sky imager, che possono ben coadiuvare i rilevamenti in quota.
Trasmissioni radio CW - Ricerche sperimentali
Nel corso di tutta la Missione SB Nettuno, saranno attive le trasmissioni radio in AM, SSB, ed in particolare quelle in CW (Continuous Wave) sui 9 MHz circa, al fine di realizzare le rievocazioni delle storiche trasmissioni radio del 1928 a beneficio della rete mondiale dei radioamatori. A tal fine verranno impiegati due distinti sistemi radio, il primo è quello moderno (Unità ricetrasmittente ICOM IC-7700), ed il secondo, quello storico (auto ricostruito), che servirà anche per verificare sperimentalmente le ragioni delle interruzioni dei collegamenti radio oltre il Polo Nord (NORGE), ed i mancati collegamenti radio tra la Tenda Rossa con la nave appoggio Città di Milano, emessi dal primo areale dell'impatto sul pack del Dirigibile ITALIA. (Verifica sperimentale)
L'unità ricetrasmittente HF ICOM IC-7700 da 200 W RF in CW, con una riduzione a soli 50 W RF in AM, verrà usata anche per mantenere i collegamenti radio con il Centro di controllo dell'Aeronave ITALIA, e con il Centro di Controllo della Missione SB Nettuno (Segmento di terra). In ricezione CW la sensibilità dell'apparato varia a seconda della gamma di frequenza: 0.1–1.799MHz 0.5μV; 1.8–29.999MHz 0.16μV; 50.0–54.0MHz 0.13μV.
In questo apparato commerciale la banda nell'intorno della storica frequenza dei 9 MHz (33 m) non è coperta (operativa invece sul modello autocostruito), ma risulta operativa nelle lunghezze d'onda dei 600 m e 900 m che furono impiegate sia bordo del Dirigibile NORGE (1926) sia del Dirigibile ITALIA (1928).
Le varie unità radio ricetrasmittenti verranno interconnesse ai PC di plancia per permettere loro di fruire di Software specifici in grado di decifrare le trasmissioni Morse CW (CW Get), ed al contempo di comporle a partire da un semplice testo (CW Type).
Le trasmissioni e le ricezioni CW Morse sulle bande radio specifiche avverranno quindi principalmente mediante l'uso della tastiera per comporre i testi direttamente in lettera, e del video PC per visualizzare immediatamente i testi ricevuti via radio.
Un classico tasto Morse storico sarà comunque presente per il suo uso esperienziale da parte del Marconista di bordo.
Secondo uno studio teorico e di simulazione condotto dall'Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) le condizioni della ionosfera all'epoca del naufragio del Dirigibile ITALIA erano tali da non permettere la ricezione da parte della nave appoggio "Città di Milano", in quanto la Massima Frequenza Utilizzabile (MUF) era di 6,7 MHz, poiché la ionosfera, compresa tra i 50 ed i 1000 km di altezza, condiziona significativamente la propagazione delle onde radio, come notorio. Lo studio tuttavia non spiega come sia stato poi possibile il collegamento radio, sulla frequenza di circa 9,4 MHz, in date successive.
Lo studio ha visto l'applicazione dei moderni modelli fisico-matematici (mapping ionosferico) ricondotti alla data di quell'epoca, unitamente all'analisi delle condizioni del campo geomagnetico, ed ha consentito di definire le MUF e quindi la mappa della corrispondente zona d'ombra radio, ossia la regione all'interno della quale, per una determinata frequenza, non si poteva comunicare con la radiofrequenza di trasmissione di circa 9.4 MHz utilizzata dai sopravvissuti. Secondo lo studio a tale frequenza le condizioni dello strato riflettente della ionosfera permettevano solo comunicazioni su più lunghe distanze come quella avvenuta con la località di Arkangelesk e la ricezione da parte dei naufraghi delle trasmissioni radio da Roma.
Comunicazioni Radio ad Onde corte
La MUF (Maximum Usable Frequency) è la frequenza radio più alta che sia possibile utilizzare per riuscire ad effettuare le comunicazioni tra due località basate sulla riflessione delle onde radio da parte degli strati ionosferici, ed è cruciale per le trasmissioni in onde corte; oltre la MUF, le onde radio superano la ionosfera invece di riflettersi, rendendo inefficace il collegamento.
La MUF varia in base a ora, stagione, ed attività solare; Fattori Influenzanti: La MUF è alta sulla parte della Terra illuminata dal Sole e si riduce durante la notte. Il "meteo spaziale" e l'attività solare influenzano la ionizzazione atmosferica.
Utilizzo operativo: Spesso la frequenza ottimale di lavoro (FOT - Frequency of Optimum Transmission) viene stimata tra l'80% ed il 90% della MUF ( valore mediano di una statistica) e risulta essere di un valore di circa 3 volte la frequenza critica, ovvero la massima frequenza riflessa per un segnale radio che si propaga direttamente verso l'alto.
Gli studi sulla propagazione delle onde corte nell'Artico saranno condotti anche per rilevare sperimentalmente le LUF (Lowest Usable High Frequency), ovvero le frequenze più basse per le quali le comunicazioni risulteranno possibili per il 90% dei giorni del mese, e sulle MOF (Maximum Observed Frequency) ossia per quelle massime frequenze osservabili per una data modalità in un dato giorno.
