Ministero dellIstruzione dellUniversità e della Ricerca Ufficio Scolastico Regionale per la Puglia Direzione Generale

Cosa sono i Palloni Stratosferici Velivoli senza propulsione auto-sostentanti nellatmosfera grazie alla minore densità del gas contenuto nel pallone, tipicamente elio, rispetto allaria intorno, nella quale essi sono mossi orizzontalmente dalla spinta dei venti. Principali caratteristiche: Quota di volo: km Carico utile : sino a 5 tonnellate Dimensioni navicella : L. < 4m, h < 6m. Durante il volo il carico utile del pallone esegue la sua missione scientifica. Al termine del volo il carico viene separato per poi essere recuperato, generalmente a terra o, occasionalmente, in mare.

Definizione Latmosfera terrestre è un involucro gassoso che avvolge la Terra, ne assume la forma e ne segue il movimento nello spazio.

Latmosfera terrestre è uno strato molto sottile daria: nei primi 30 km si trova il 99% dellintera massa Liquefatta, occuperebbe uno spessore di appena11 metri Grazie ad essa è possibile la vita sulla Terra E la sede dei fenomeni meteorologici

In questo caso, lunica forza attiva che fa muovere laria è la Forza di Gradiente (Fg) che sarà tanto maggiore quanto maggiore sarà la differenza di pressione relativamente alla distanza e sarà dipendente, per motivi dinerzia, dalla densità dellaria stessa, cioè, inversamente proporzionale alla densità. Per cui, a quote più elevate ed a parità di differenza di pressione e di distanza, la Fg sarà maggiore che negli strati più bassi. Cella di Hadley

In quesaltro caso, la Fg viene deviata da una forza fittizia che agisce soltanto quando la massa daria è in movimento. Questa forza si chiama Forza Deviante (Fd); essa è in funzione della velocità angolare della Terra, della velocità della massa daria e della latitudine del luogo in cui si muove ed agisce sempre perpendicolarmente al vettore velocità sulla sua destra. Cella di Hadley Cella di Ferrel Cella Polare alisei venti occ. venti polari

Considerando la circolazione generale dellatmosfera al disopra dei 25 km (circa 25hPa), linfluenza della circolazione è NULLA! La configurazione delle superfici isobariche risentono solo ed esclusivamente del riscaldamento dellatmosfera a quelle quote. Durante il corso dellanno, responsabile di tale riscaldamento è la radiazione solare diretta e lalbedo. Per tale motivo, durante il periodo primaverile ed autunnale, ci sarà un momento in cui le superfici isobariche coincidono con le rispettive superfici equipotenziali, ovvero, hanno la forma del geoide. Partiamo da tale momento nel periodo primaverile e andiamo verso linizio dellestate, poiché le superfici isobariche coincidono con i geopotenziali, vento è zero (gradiente delle isoipse zero = periodo del turn round).

Con linizio del riscaldamento dellemisfero boreale (alle quote considerate) si riscalda e si espande. Pertanto, si comincia a creare un anticiclone (H) con centro il Polo Nord; tale anticiclone inizia con piccole circolazioni anticicloniche che si intravedono nei pressi del Circolo Polare (come latitudine) che si intensificano man mano che si va verso lestate, si fondono e si dirigono verso il Polo fino a formare un unico anticiclone con centro il Polo stesso. In tale condizione, nellemisfero Boreale la superficie isobarica taglia la superficie equipotenziale come in fig. 1A Le isoipse, pertanto, saranno mediamente lungo i paralleli, con circa 5-6 ondulazioni dovute alle onde di Rosby. Il massimo del vento si verificherà nel periodo di massimo riscaldamento (15 luglio-15 agosto). Il vento, naturalmente, spirerà da Est verso Ovest.

Dopo lautunno, invece di un anticiclone al Polo Nord si instaurerà una circolazione ciclonica (L) rappresentata in fig. 1B e la superficie isobarica taglierà la superficie equipotenziale come in fig. 1B. Quindi, il vento invertirà la sua direzione spirando da Ovest verso Est. La stessa cosa, ma invertita, si verifica nellemisfero Australe.

In figura, un esempio di circolazione estiva nellemisfero Boreale

La traiettoria seguita dalla navicella Archeops durante il suo volo del 7 Febbraio 2002, ad una quota di 34 Km.

L'esperimento e' avvenuto utilizzando un telescopio appeso sotto un grande pallone stratosferico lanciato in Antartide. Esso ha circumnavigato il continente per circa 10 giorni, a cavallo tra il 1998 e il 1999, ad una quota di 38 km, ed ha eseguito automaticamente le scansioni e l'acquisizione dei dati al di fuori dell'atmosfera terrestre.

Informazioni Generali sulla Base di Trapani- Milo î La Base Luigi Brogliodi Trapani è stata istituita nel î Si trova nel territorio del Comune di Trapani ed occupa larea di un ex aeroporto militare in concessione allAgenzia Spaziale Italiana. î È situata alle pendici del monte Erice, in Contrada Milo. î Nella Base sono presenti diversi edifici adibiti a varie funzioni, quali uffici, centro di controllo ed elaborazione dati, locali di integrazione, laboratori ed officine, magazzini, rimessaggi.

PALAZZINA CONTROLLO VOLI

Caratteristiche della Base Area di circa 100 ettari. Posizione geografica: Lat N Long E H ~70 msl

Le fasi della missione : fase di salita: inizia con la separazione del pallone dalla macchina di lancio e termina al raggiungimento della condizione operativa alla quota di galleggiamento prefissata fase di galleggiamento: inizia con il raggiungimento della quota di plafond e termina con la separazione del carico; durante questa fase vengono effettuati i rilevamenti scientifici ed eseguite le operazioni di mantenimento previste per il volo. fase di rientro: ha inizio con la separazione della navicella e termina con il recupero della stessa.

Missioni Tipo a) Volo Transmediterraneo in periodo estivo, sfruttando le correnti stratosferiche che si muovono da Est verso Ovest, il pallone viene trasportato verso il territorio spagnolo, dove il carico viene sganciato e recuperato. Tali voli hanno una durata media di 20 ore. I voli di tipo transmediterraneo possono diventare anche transatlantici, con recupero in territorio americano. Traiettorie tipiche Periodo: 15 giugno - 15 Agosto

Missione Tipo b) Volo locale Durante i periodi di transizione le correnti stratosferiche invertono la direzione (da W verso E), permettendo l'effettuazione di voli locali con un periodo di galleggiamento intorno alle 6 ore, con lievi spostamenti rispetto al punto di lancio, ed il recupero del payload sull'entroterra della Sicilia o sul mare. Periodo : Primavera -Autunno Il volo locale si presta meglio alle esigenze scolastiche

Le attività di preparazione e di esecuzione di una missione: analisi di missione analisi e previsioni meteorologiche integrazione e controlli preparazione del velivolo lancio operazioni in volo acquisizione e registrazione dati sgancio e recupero preparazione esecuzione

î La preparazione della missione muove dallindividuazione delle esigenze dellutilizzatore del volo per la successiva messa a punto della tipologia della missione, dei requisiti su tempi e condizioni del volo, la strumentazione necessaria, i servizi di comunicazione, acquisizione e distribuzione dei dati.

La configurazione delle varie parti e dellinsieme può variare in dipendenza del tipo di volo e degli aggiornamenti tecnologici. Il veicolo è composto dalle seguenti parti/apparati: pallone, in polietilene, con dimensioni variabili a seconda del carico, da poche centinaia di mc di volume a oltre di mc. paracadute (vedi fig. a lato) navicella (vedi fig. a lato) catena di volo, (vedi fig. a lato) che è il sistema di collegamento meccanico ed elettrico tra la navicella, il paracadute e il pallone.

La navicella La navicella trasporta il payload e i sottosistemi di volo (v. esempio nella foto) La navicella viene in genere progettata e realizzata dallutilizzatore del volo, con le opportune interazioni tecniche con il personale responsabile dei sottosistemi di volo che dovranno essere accomodati sulla navicella stessa o su un modulo dedicato che interfaccia con essa. Il carico utile può essere sottoposto a test nei locali di integrazione messi a disposizione presso la Base, e viene poi integrato nella navicella alla presenza e con l'ausilio degli sperimentatori, che partecipano a tutte le prove successive all'integrazione (elettrica, elettronica e meccanica) dei sottosistemi di volo, per la verifica funzionale e di interfaccia dei loro esperimenti anche con i sistemi di terra.

I principali Sottosistemi (S/S) di bordo della navicella sono: S/S di potenza Normalmente, batterie di celle primarie al litio S/S di TM/TC, (versione UHF) Down-Link: Trasmettitori (2) di telemetria del tipo a modulazione di fase; portanti RF: 400,17 MHz e 401,16 MHz - PCM encoder a formato e bit rate programmabili per la acquisizione e formattazione di informazioni analogiche e digitali provenienti dagli Esperimenti. Up-Link: Ricevitori (2) di Telecomandi del tipo supereterodina con discriminatore per FM, sintonizzati sulla frequenza 444 MHz. Antenne TX/RX.

Altri sottosistemi (S/S) di bordo della navicella sono: î S/S zavorra: motorizzato per il controllo della quota del pallone î S/S di localizzazione e identificazione del Pallone: Ricevitori GPS per la localizzazione in tempo reale del pallone; le informazioni fornite (lat., long.,quota, velocità, UTC) vengono trasmesse via telemetria; Radioboa, per la localizzazione della navicella quando scende con il paracadute e per la sua ricerca a terra. î S/S separazione del Pallone dal Carico î S/S per l'atterraggio e il recupero Sistema di galleggiamento utile nei casi di discesa del carico in mare Sistema di smorzamento per l'atterraggio

Attività sui Carichi Utili (PAYLOADS) INTEGRAZIONE E CONTROLLI Il payload può essere sottoposto prima dellintegrazione a test ambientali Il payload viene integrato sulla navicella che trasporta anche i vari sottosistemi di volo: Integrazione meccanica Integrazione elettrica-elettronica ( interfaccia esperimento - telemetria di bordo e alimentazione) Si effettuano le verifiche del corretto funzionamento dellinsieme

Fase operativa Dopo il lancio il pallone viene controllato da terra per mezzo di un collegamento radio sulle bande UHF e/o S. Alcuni canali sono utilizzati per la localizzazione (tramite sistema GPS ed ARGOS ) del pallone e per la gestione operativa del volo, mentre i rimanenti sono a disposizione del carico. Dal momento del lancio si effettua il monitoraggio della quota di volo e della traiettoria, la previsione della traiettoria a venire, si determinano le operazioni di scarico della zavorra per il mantenimento della quota, si fornisce il supporto alla gestione della separazione tramite previsione del punto di caduta e valutazione del rischio. Durante il volo si registrano sia i dati scientifici che di house-keeping, si estraggono dal flusso i dati scientifici secondo formati e/o standard concordati con gli sperimentatori/utenti e li si rendono disponibili via rete oppure su supporti magnetici.

Integrazione meccanica include Progetto e realizzazione interfaccia navicella -macchina di lancio Progetto e realizzazione della catena di volo comprensivo della scelta del paracadute Progettazione e realizzazione del sistema di anticrash e di galleggiamento Progettazione e realizzazione del sistema di scarico zavorra Livellamento e pesatura Realizzazione di eventuali coibentazioni Test di verifica Definizione di procedure specifiche per l'esperimento

Integrazione elettronica Progettazione e realizzazione dei circuiti di interfaccia dell'esperimento e dei s/s di servizio Progettazione e realizzazione di cavi connettori e batterie di alimentazione Verifica di compatibilità elettromagnetica Verifica funzionale locale e via link radio Test di verifica globale pre-volo Definizione di procedure specifiche per l'esperimento

Fase di Preparazione al lancio Payload agganciato alla macchina di lancio prima del volo

Fasi del Lancio

CATENA DI VOLO

FASE DI SALITA