Migliorare la precisione del posizionamento satellitare in Antartide è uno degli obiettivi del progetto internazionale DemoGRAPE, coordinato dall’INGV
Assistenza al volo in fase di atterraggio, decollo e movimentazione in zone aeroportuali, posizionamento delle perforazioni per lo sfruttamento delle risorse naturali, previsione degli effetti perturbativi delle tempeste solari sulla Terra (meteorologia spaziale), studio della dinamica della crosta terrestre e della calotta polare, misura della concentrazione di vapore acqueo nell’atmosfera. Sono solo alcuni dei servizi offerti dai sistemi di posizionamento satellitare. Di questi apparati, definiti con la sigla GNSS (Global Navigation Satellite Systems), oggi la società ne fa un uso sempre maggiore. Il più noto è sicuramente il sistema statunitense GPS (Global Positioning System), anche se l’Europa si sta dotando di uno proprio: il nascente Galileo.
Il progetto DemoGRAPE (Dimostratore per GRAPE - GNSS Research and Application for Polar Environment, ), avviato a maggio 2014 sotto il coordinamento dell’Istituto Nazionale di Geofisica e vulcanologia (INGV) e finanziato dal Ministero dell’Istruzione, dell’Università e della Ricerca nell’ambito del Programma Nazionale di Ricerca in Antartide (PNRA), si propone di realizzare un prototipo di servizio per l’utilizzo dei sistemi di posizionamento satellitare sulle regioni polari di interesse per tutti quegli utenti che necessitano di un posizionamento ad alta precisione. Il prototipo proposto sarà di interesse sia per applicazioni tecnologiche sia per la ricerca scientifica. “I sistemi di posizionamento ad alta precisione”, afferma Lucilla Alfonsi, ricercatrice dell’INGV e coordinatrice del progetto, “sono in grado di poter definire la posizione di un oggetto con un errore che si colloca al di sotto del centimetro. Il calcolo della posizione dipende dalla qualità del segnale satellitare ricevuto a terra che, se degradata, può compromettere la precisione del posizionamento”.
A disturbare maggiormente la ricezione a terra è il passaggio dei segnali satellitari in una particolare regione dell’atmosfera, la ionosfera. Tale effetto può aumentare alle latitudini polari, dove la ionosfera risulta spesso perturbata a causa della configurazione del campo magnetico terrestre che favorisce l’ingresso in atmosfera di particelle energetiche di origine solare. Questo flusso avviene continuamente, variando la sua intensità a seconda delle condizioni perturbative che si originano sul Sole. “Questo significa che, nelle regioni polari, il posizionamento GNSS ad alta precisione deve tenere conto del disturbo ionosferico sui segnali ricevuti a terra che, anche nei casi in cui non vi siano eventi perturbativi solari, si traduce in errori dell’ordine di decine di metri. E, in condizioni di ionosfera disturbata, l’effetto può addirittura tradursi in una perdita totale della ricezione a terra del segnale satellitare, con conseguente impossibilità di fornire un posizionamento all’utente”, prosegue la ricercatrice. DemoGRAPE propone un prototipo di servizio per utilizzare le conoscenze e i dati oggi disponibili sulle regioni polari al fine di rendere possibile l’utilizzo dei GNSS per applicazioni di posizionamento ad alta precisione.
DemoGRAPE, nasce dall’esperienza di GRAPE, expert group riconosciuto dallo Scientific Committee on Antarctic Research (SCAR, ), un organismo internazionale che si occupa di stimolare, sviluppare e coordinare la ricerca scientifica in Antartide. Oltre all’INGV, il progetto vede la partecipazione del Politecnico di Torino, Dipartimento di Elettronica e Telecomunicazioni, e dell’Istituto Superiore “Mario Boella”, Area di Ricerca ACE, di Torino, e la collaborazione dell’Istituto Nazionale per la Ricerca Spaziale-INPE (Brasile) e dell’Agenzia Spaziale Sudafricana-SANSA (Sud Africa). “Il progetto avrà una durata di due anni”, spiega Federica La Longa, tecnologo INGV e Responsabile della disseminazione del progetto. “Attualmente è entrato nella fase operativa che prevede lo svolgimento di campagne di misura presso la base scientifica sudafricana di Sanae IV e presso la base scientifica brasiliana di EACF. E proprio a quest’ultima destinazione è appena approdata la nave Almirante Maximiano della marina brasiliana, a bordo della quale è imbarcato l’Ing. Nicola Linty del Politecnico di Torino per le attività del progetto”. Con questa missione, DemoGRAPE dimostrerà il possibile utilizzo di misure reali della ionosfera, prese sul campo, per descrivere al meglio gli effetti di disturbo e per consentire il calcolo del posizionamento ad alta precisione. “Il trattamento dei dati, innovativo e basato su piattaforma Cloud”, aggiunge La Longa, “consentirà di rispondere ad una domanda di armonizzazione e coordinamento di dati e algoritmi esistenti, ma di proprietà di numerosi programmi scientifici nazionali”. Grazie alla tecnologia Cloud, quindi, DemoGRAPE renderà efficaci le attuali capacità nel campo, condividendo i risultati ottenuti con tutti gli utenti interessati: ricercatori, soggetti pubblici (per esempio, corpi militari, società statali) e privati (per esempio, compagnie petrolifere, società di servizi). “I metodi e i risultati del progetto costituiranno una pietra miliare che auspicabilmente porrà le basi per un affidabile sfruttamento dei GNSS ai poli. Il contesto internazionale e gli aspetti innovativi di DemoGRAPE () costituiranno un’importante eredità che vedrà il PNRA, e, quindi, l’Italia, pioniere nell’ambito dei potenziali servizi dedicati ad assistere le operazioni GNSS in Antartide”, conclude la coordinatrice del progetto Lucilla Alfonsi.