Laboratori su laboratori, relazioni su relazioni, al terzo anno di università ci siamo chiesti se fossimo finalmente pronti per un esperienza fuori dagli schemi, anzi, fuori dai laboratori: costruire un piccolo apparato sperimentale da mandare a 30 mila metri di quota con l’ausilio di un pallone aerostatico per effettuare misurazioni ed esperimenti. La tecnologia necessaria c’è, conoscenze sufficienti pure: il Progetto Dedalo ha potuto prendere così il volo lo scorso 20 Maggio 2010 grazie alla passione e all’impegno di Riccardo Marrocchio, Francesco D’Ambra, Alessandro Bernardini, Valerio Di Cicco e mio, cinque appassionati studenti di fisica al terzo anno del corso di laurea triennale.
I pionieri degli esperimenti ad alta quota
Nel 1782 i fratelli Montgolfier inventavano la mongolfiera e poco dopo iniziavano i primi viaggi scientifici per esplorare l’atmosfera. Il primo fu il bostoniano John Jeffries che il 30 Novembre del 1784 sorvolò con Jean Blanchard il canale inglese (a Boston) con una mongolfiera in un viaggio di 21 minuti circa, con il presidente Thomas Jefferson ad osservarli da terra. Sulla mongolfiera avevano un barometro e altri strumenti per misurare pressione e temperatura, oltre che un dispositivo per raccogliere campioni d’aria da analizzare in seguito. Nel 1804 i francesi Gay-Lussac e Jean-Baptiste Biot arrivarono, con la loro mongolfiera piena di idrogeno, fino a una altezza di 7000 metri, portando anch’essi campioni d’aria rarefatta. Quindi i primi veri e propri esperimenti si fecero con mongolfiere e uomini a bordo. Fu solamente dopo il tragico incidente del 1785, che portò alla morte gli scienziati Joseph Croce-Spinelli e Theodore Sivel, che si iniziarono a lanciare nell’atmosfera palloni senza equipaggio.
Un’idea che inizia a prendere forma
Al giorno d’oggi i nostri cieli sono perennemente occupati da questi palloni aerostatici. Basti pensare che in Italia ogni giorno vengono fatti volare decine di palloni sonda (così vengono chiamati) gestiti dal Centro Nazionale di Meteorologia e Climatologia Aeronautica, per raccogliere appunto dati meteorologici. Lo sviluppo tecnologico e industriale ha poi permesso negli ultimi anni la diffusione di strumentazione a basso costo che permette il lancio di semplici palloni sonda anche a livello amatoriale. Basta fare infatti una rapida ricerca su Internet per accorgersi di quante persone si siano già cimentate nell’impresa sempre più diffusa di spedire fino a 20000 metri di quota un pacco contenente una semplice fotocamera, per riprendere straordinarie immagini della stratosfera e della Terra vista dall’alto.
Nella seconda metà di maggio i miei colleghi ed io ci siamo chiesti se fosse possibile fare qualcosa di simile non solo per andare a caccia di immagini e video “stratosferici”, ma anche per effettuare piccoli esperimenti. È nato così il Progetto Dedalo, un progetto con il quale ci siamo prefissati lo scopo di costruire e programmare una piccola piattaforma in grado di ospitare esperimenti scientifici di vario tipo (meteorologia, fisica dell’atmosfera, astrofisica, ecc.).
La piattaforma vista da vicino
La piattaforma base sarà equipaggiata con dei sensori che permetteranno di registrare le condizioni ambientali (temperatura, pressione, umidità, altitudine) e con delle apparecchiature per la geolocalizzazione e la trasmissione di dati a terra. Il tutto sarà gestito da un microcontrollore open-source chiamato Arduino, visibile qui sopra, dalle dimensioni ridotte e dalle prestazioni sufficientemente elevate per gestire l’intero sistema (vedi Box).
Attualmente abbiamo assemblato i circuiti per i sensori, il modulo GSM per la comunicazione e tutta la relativa parte software. Inoltre abbiamo costruito un prototipo di contenitore in polistirolo e ne abbiamo verificato la tenuta ponendolo in un thermos contenente ghiaccio secco. Il risultato è stato rassicurante: i circuiti non avranno nulla da temere per il freddo che incontrerà la piattaforma a circa 15000 metri (circa -55°C)!
Finora la parte più difficile è stata la disperata ricerca di una qualche normativa che regolamentasse in maniera precisa il lancio di palloni sonda. Grazie al contributo dell’ENAC (Ente Nazionale Aviazione Civile) e dell’AeCI (Aero Club d’Italia) siamo riusciti a trovarla e attualmente siamo in possesso di tutta la documentazione che, una volta compilata, ci permetterà di effettuare il lancio. La documentazione include un modulo con la quale l’ENAC emetterà un bollettino (chiamato NOTAM, NOtice To AirMen) che avviserà tutti gli aeromobili del passaggio del nostro pallone. Inoltre, secondo le regole dell’aria, il peso ridotto della piattaforma (circa 500 g) ci esonera dall’installare un transponder (e quindi di fare ulteriori spese).
Le simulazioni di volo
Prototipo da testare a bordo di un pallone vincolato a terra da un filo di 500 m. L’involucro di polistirolo protegge la strumentazione dalle basse temperature. Alcuni circuiti sono ancora sulla basetta di prototipazione.
La domanda che ci viene posta più spesso è ma siete sicuri che non ricadrà in zone abitate? In effetti questo è stato il primo problema che ci siamo posti ed è proprio per questo che abbiamo scelto in maniera accurata il giusto paracadute e ci siamo informati approfonditamente riguardo tutti i lanci che sono stati effettuati in precedenza dai fotografi stratosferici. Uno di questi ci ha consigliato un software, chiamato Balloon Trajectory Forecast, creato da alcuni ricercatori dell’Università del Wyoming, il quale è in grado di effettuare una simulazione del volo di un pallone sonda una volta impostati i parametri necessari. Le simulazioni ci hanno permesso di scegliere un luogo sicuro per il lancio in Toscana, che oltretutto era già stato utilizzato da altri lanciatori amatoriali che hanno usato lo stesso software.
Pronti per il lancio!
La nostra prima piattaforma, che chiameremo DedaloOne, sarà lanciata nella primavera del 2011 ed effettuerà un volo di prova, senza alcun esperimento a bordo. Se tutto andrà secondo i piani i lanci successivi faranno da ascensore per i primi esperimenti. Non ci resta che darci da fare, completando la piattaforma, installandovi il modulo GPS e le ultime strumentazioni. Sul nostro blog è possibile seguire settimana dopo settimana tutte le fasi della costruzione e i risultati dei vari test. Per un aggiornamento più immediato siamo anche su Facebook e chiunque fosse interessato a chiedere un passaggio per il proprio esperimento non deve fare altro che contattarci all’indirizzo mail progettodedalo@aol.it per avviare una possibile collaborazione.
Il nostro motto? Duc In Altum! Punta in alto!
