Costruire una nuova rete di radar nelle regioni polari
La misurazione e la comprensione delle modifiche operate dall’uomo sulla Terra rappresentano due dei principali settori di indagine per gli esperti. La maggior parte di queste modifiche non è visibile a occhio nudo o sulla superficie del nostro pianeta, ma deve essere studiata nell’alta atmosfera della Terra e nello spazio interplanetario circostante che prende il nome di “geospazio”. Questa regione viene studiata da oltre 30 anni attraverso l’utilizzo di radar a scattering incoerente, in grado di garantire un telerilevamento del geospazio. La European Incoherent Scatter Scientific Association (EISCAT) opera nei siti radar della Scandinavia e degli arcipelaghi norvegesi. Tuttavia, sin dalla sua scoperta, la tecnologia dei radar ha conosciuto importanti progressi. Insieme ai suoi partner, EISCAT ha avviato il progetto EISCAT_3D_2 (A European three-dimensional imaging radar for atmospheric and geospace research (Preparatory Phase)), finanziato dall’UE, allo scopo di porre le premesse di un modello potenziato del sistema radar precedente. Il cosiddetto EISCAT_3D opererà a nuovi livelli di frequenza sfruttando la tecnologia ad allineamento di fase, allo scopo di fornire osservazioni che vanno ben al di là dei dati attualmente utilizzati dalla comunità scientifica. Il nuovo sistema radar si occuperà dei bisogni della società moderna allo scopo di studiare l’ambiente geospaziale come sistema e di prevedere gli effetti causati dalle variazioni meteorologiche dello spazio. EISCAT_3D rappresenta un potenziamento dei radar a scattering incoerente tradizionali che non sono in grado di operare in modo continuo come strumenti geofisici di misurazione. Questa tecnologia sarà costituita da campi di antenne multipli di grandi dimensioni, noti con il nome di “allineamenti di fase”. Alcuni di essi saranno dotati di attrezzature in grado di trasmettere e di ricevere segnali. Gli scienziati di EISCAT hanno già progettato almeno cinque siti radar prevedendo l’installazione di un trasmettitore per quello centrale. I siti radar saranno distribuiti nelle regioni settentrionali di Finlandia, Norvegia e Svezia e collocati all’interno dell’ovale aurorale. Questi luoghi offrono opportunità di ricerca uniche grazie alla presenza di un livello di intensità massimo degli accoppiamenti tra vento solare e magnetosfera, nonché ionosfera e atmosfera. EISCAT_3D_2 rappresentava la fase preparatoria pianificata fino al 2014. Il gruppo di lavoro si è dedicato alla risoluzione dei problemi che bloccano l’avvio della costruzione del nuovo radar. Sono stati quindi finalizzati vari aspetti, tra cui la scelta del sito e l’allocazione delle frequenze, per i quali si è tenuto conto dei vincoli scientifici e ambientali. Gli esperti hanno quindi consigliato una configurazione ottimale delle serie di antenne e dei ricevitori in base ai risultati ottenuti nell’ambito dei lavori di simulazione. L’assemblaggio dei prototipi dei principali elementi delle antenne ha consentito agli scienziati di determinarne l’affidabilità e l’efficacia sotto il profilo dei costi. Sono stati inoltre individuati i partner industriali per la costruzione dei componenti del sistema. Oltre all’acquisizione di componenti hardware, gli esperti hanno sviluppato tecniche di elaborazione del segnale dedicate. Tuttavia, la gestione di enormi quantità di dati che verranno raccolti (vari trilioni di byte al secondo) richiederà una stretta collaborazione con le infrastrutture digitali regionali e globali per l’ambiente. Grazie alla sua partecipazione a numerosi consorzi, l’iniziativa EISCAT faciliterà la condivisione di dati con altri osservatori geospaziali ed enti di ricerca ambientale. Nella fase di costruzione successiva, gli esperti provvederanno alla realizzazione di tutte le strutture informatiche, di archiviazione e di collegamento in rete e sottoporranno il sistema radar a test rigorosi. La parte conclusiva dei lavori di EISCAT_3D_2 e la fase dedicata alla costruzione consentiranno al progetto di accedere alla fase operativa. Il nuovo EISCAT_3D contribuirà enormemente all’identificazione e al monitoraggio delle interdipendenze solari-terrestri.
Parole chiave
Allineamento di fase, alta atmosfera, geospazio, radar a scattering incoerente, EISCAT
