“Da Matera raggi laser per misurare le forme della Terra”

da: Dott. Miguel Lunetta

http://www.corriere.it/scienze/14_gennaio_22/da-matera-raggi-laser-misurare-forme-terra-ccf83a04-837a-11e3-9ab1-851e2181383b.shtml

“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