Cristalli laser rivestiti per migliorare le missioni di osservazione della Terra
L’osservazione della Terra è il nostro «occhio nel cielo» per monitorare il pianeta e il suo ambiente, nonché uno strumento essenziale nella lotta ai cambiamenti climatici. I sistemi di osservazione della Terra, che si avvalgono sia di satelliti in cielo che di sensori in situ a terra e di cui rappresenta un esempio il programma Copernicus dell’UE , ci aiutano a monitorare il livello dei mari, a effettuare previsioni meteorologiche accurate e a proteggere la biodiversità. «Le missioni spaziali di osservazione della Terra sono essenziali per acquisire i dati di cui abbiamo bisogno al fine di comprendere il nostro pianeta», afferma Peter Wessels, ricercatore presso il Laser Zentrum Hannover (LZH). «Potenziando queste missioni con strumenti laser basati sull’alessandrite, possiamo consentire di mettere in atto nuove modalità di monitoraggio dell’atmosfera o della superficie del pianeta.» Il progetto GALACTIC, finanziato dall’UE, si è avvalso della collaborazione con le imprese Altechna e Optomaterials per creare una catena di fornitura europea destinata a cristalli laser di alessandrite rivestiti di alta qualità, ad alte prestazioni e convalidati per l’impiego in ambito spaziale, una tecnologia che risulta fondamentale per il futuro delle missioni di osservazione della Terra.
I cristalli di alessandrite a sostegno dell’osservazione della Terra
Spesso definita smeraldo di giorno e rubino di notte, l’alessandrite è un tipo di minerale noto come crisoberillo. Oltre alla sua capacità unica di cambiare colore, l’alessandrite è caratterizzata anche da altre proprietà specifiche, che permettono di offrire diversi vantaggi esclusivi ai fini dell’osservazione della Terra. Ad esempio, i cristalli di alessandrite consentono di sintonizzare la lunghezza d’onda del laser, rendendo possibile la misurazione a una lunghezza d’onda specifica per l’informazione desiderata. Questa caratteristica li rende ottimi candidati per le tecniche di rilevamento atmosferico e LiDAR (light detection and ranging, ovvero rilevamento e localizzazione tramite luce) impiegate allo scopo di valutare importanti parametri legati all’atmosfera, alla salute delle foreste e alla biomassa. Il LiDAR è un metodo di telerilevamento che misura le distanze dalla Terra utilizzando la luce sotto forma di laser pulsato. L’emissione dei cristalli di alessandrite offre inoltre il vantaggio di poter essere facilmente convertita in emissione di luce ultravioletta. «Questa lunghezza d’onda permette di caratterizzare direttamente la nostra atmosfera e di misurare la velocità del vento, migliorando in tal modo le previsioni meteorologiche", aggiunge Wessels.
Garantire alte prestazioni e lunga durata
Nonostante questi benefici, l’uso dei cristalli di alessandrite è tuttora limitato a causa di una serie di problemi. Ad esempio, quando vengono utilizzati nello spazio, questi cristalli sono sottoposti a condizioni difficili e potenzialmente dannose, tra cui ampie variazioni di temperatura ed esposizione a livelli di radiazioni elevati. Per garantirne la durata, i cristalli di alessandrite rivestiti del progetto sono stati testati in condizioni realistiche, potenzialmente avverabili in una missione di osservazione della Terra. I cristalli di GALACTIC si sono dimostrati notevolmente resistenti contro gli effetti delle radiazioni ionizzanti e della variabilità della temperatura, il che ne ha convalidato l’utilizzabilità in ambiente spaziale: ciò significa che possono essere offerti come componenti da impiegare nei satelliti per l’osservazione della Terra. «I nostri cristalli laser di alessandrite con rivestimento sintetico, prodotti interamente all’interno dell’UE, reggono il confronto, o addirittura lo vincono, con i cristalli extraeuropei all’avanguardia disponibili sul mercato», osserva Wessels, che conclude: «Grazie a questo risultato non solo abbiamo raggiunto l’obiettivo fondamentale del progetto GALACTIC, ma abbiamo anche contribuito incrementare la resilienza dell’industria spaziale europea.»
Parole chiave
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