da: Dott. Miguel Lunetta
“Diretti verso la rete di satelliti Ilrs o la Luna,
misurazioni fondamentali per la navigazione terrestre e spaziale
La stazione geodetica di Matera emette un laser
verso i satelliti della rete Ilrs (F.Ambrico/Asi)La stazione geodetica di
Matera emette un laser verso i satelliti della rete Ilrs (F.Ambrico/Asi)
All’apparenza sembra un telescopio astronomico protetto
dalla classica cupola. In pratica, quello strumento non serve per osservare le
stelle e i pianeti, ma per sparare potenti raggi laser verso satelliti
artificiali attorno alla Terra o addirittura verso la Luna. Di notte si può
vedere uscire dal tubo del telescopio un fascio luminoso, che si materializza
nel cielo come una lunghissima spada sottile.
TELEMETRIA LASER - «Il fascio è formato da una successione
di impulsi generati al ritmo di dieci ogni secondo, ciascuno della durata di
qualche picosecondo (un millesimo di miliardesimo di secondo). Un fascio laser
siffatto viaggia per migliaia di chilometri senza troppo disperdersi a
ventaglio, come farebbe un normale fascio luminoso. Noi lo puntiamo verso
satelliti particolari, ricoperti da prismi di vetro riflettente, grazie ai
quali il fascio torna indietro verso lo strumento che lo ha generato,
permettendoci di misurare i tempi di andata e ritorno con grandissima
precisione. La tecnica si chiama telemetria laser.
GEODESIA - A partire da questi dati, raccolti da tante
stazioni contemporaneamente, oggi possiamo studiare le mutevoli forme e
dimensioni del nostro pianeta, come pure tanti altri parametri astronomici e
fisici». Giuseppe Bianco, astronomo e dirigente tecnologo dell’Agenzia spaziale
italiana (Asi), fornisce un quadro di sintesi di una delle principali attività
della Stazione geodetica di Matera, di cui è responsabile dal 1995. Bianco ha
da poco ricevuto un altro importante incarico, questa volta internazionale: la
presidenza dell’International Laser Ranging Service (Ilrs), un servizio gestito
dall’Associazione internazionale di geodesia per elaborare i dati di telemetria
laser raccolti da una rete di 40 stazioni sparse in tutto il mondo.
MOVIMENTI COSTANTI - Da quando esistono tecnologie raffinate
per studiare le varie parti del nostro pianeta, ancor più ci siamo resi conto
di vivere nel regno della totale instabilità, non solo a causa delle
mobilissime atmosfera e idrosfera, ma anche per i fenomeni che interessano la
cosiddetta Terra solida. Fluidi viscosi si spostano incessantemente nelle parti
interne del nostro pianeta. Al di sopra, le zolle crostali vanno alla deriva
come zattere, mentre la forma esteriore della Terra muta in continuazione. Come
conseguenza della redistribuzione delle masse, il centro di massa del nostro
pianeta, quel punto ideale in cui si può immaginare concentrata tutta la
materia, migra in maniera erratica. «Uno dei risultati più straordinari e
affascinanti delle nostre misure di telemetria laser è riuscire a determinare,
giorno dopo giorno, con precisione millimetrica, i movimenti del centro di
massa della Terra», spiega Bianco. «Ora sappiamo con certezza che tali
movimenti, di solito, sono limitati entro un volume equivalente a un cubo di 3
centimetri di lato. Oltre al centro di massa, si riesce a seguire con
precisione il moto dell’asse terrestre: quando ci fu il grande terremoto di
Sumatra, il 26 dicembre 2004, si osservò un balzo di quasi 7 centimetri».
UTILITÀ - Quale utilità pratica può venire dalla conoscenza
di uno spostamento millimetrico o centimetrico del punto mediano delle masse
terrestri? Fino a pochi decenni fa nessuna. Oggi, con la navigazione terrestre
e soprattutto spaziale che richiedono la determinazione di posizioni e
traiettorie molto precise, questa nozione è di vitale importanza. Il centro di
massa terrestre, infatti, è anche l’origine dei sistemi di coordinate: se
cambia l’uno, cambiano anche le altre. «Un altro risultato notevole del nostro
servizio Ilrs», aggiunge Bianco, «consiste nella continua ridefinizione del
campo gravitazionale e, in ultima analisi, di quello che chiamiamo il geoide,
cioè quella superficie geometrica ideale, molto simile a un ellissoide, che più
si avvicina alla forma reale del nostro pianeta. Quest’ultima è simile a una
sfera schiacciata ai poli, la cui eccentricità varia nel tempo a causa
dell’incostante bilancio fra l’acqua allo stato di ghiaccio e quella liquida.
Grazie alle misure effettuate con la rete Ilrs abbiamo valutato che lo schiacciamento
polare della Terra è in continua diminuzione, sia per effetto del progressivo
scioglimento dei ghiacci che si è verificato dalla fine dell’ultimo periodo
glaciale a oggi, sia per il più recente riscaldamento globale provocato
dall’uomo. Le nostre misure sono coerenti con le valutazioni di una perdita dei
ghiacci di circa 400 miliardi di tonnellate l’anno, il che comporta un aumento
medio del livello dei mari di 1 millimetro ogni anno».
ILRS - L’Ilrs è stato messo anche al servizio delle ricerche
di fisica teorica. Nel 2012, riferisce il presidente Bianco, l’Agenzia spaziale
italiana ha messo in orbita Lares, un satellite ideato e realizzato nel nostro
Paese, consistente in una sfera di tungsteno di appena 36 centimetri di
diametro e di 400 chili di peso, dotata di 92 piccoli riflettori laser. Dopo
due anni di servizio Lares, che rappresenta l’oggetto più denso finora messo in
orbita attorno alla Terra (vedi la posizione di Lares in tempo reale), sta
confermando un effetto previsto un secolo fa dalla teoria della relatività
generale di Einstein, che consiste nella deformazione dello spazio-tempo da
parte di una massa in movimento.
TRENTENNALE - Nel 2004 l’impianto scientifico di Matera, in
competizione con l’Istituto geodetico tedesco, aveva vinto una difficile gara
internazionale per aggiudicarsi le funzioni di centro principale di
elaborazione dati della rete Ilrs. Ora, con l’attribuzione della presidenza,
consolida la sua posizione di eccellenza in questo servizio di frontiera, sia
nella ricerca di base che applicata. Un riconoscimento che arriva proprio
mentre si compie il trentesimo anniversario della sua attività, che sarà
festeggiato il 31 gennaio con l’intitolazione dell’Osservatorio Laser alla
memoria dell’ingegnere italo-americano Rocco Petrone (originario della
Lucania), che fu direttore del programma spaziale Apollo ai tempi degli sbarchi
umani sulla Luna.
Franco Foresta Martin
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