Da "Micro & Personal Computer" - Rubrica "PC & Radio"- Settembre 1997
Palloni gonfiati (prima parte)
Questa rubrica si è sempre occupata di satelliti, e con particolare attenzione di satelliti radioamatoriali. Ebbene, vi sembrerà curioso, ma i satelliti stanno cominciando a subire una concorrenza inaspettata: quella dei palloni aerostatici d'alta quota...
di Mario Chisari IW0CDT
Quando, nei primi decenni di questo secolo, la battaglia per la conquista dei cieli fu vinta dagli aeroplani, gli aerostati sembravano destinati all'oblio, o al massimo alla cura di qualche nostalgico. Ed in effetti, a parte il fascino del viaggiare "più leggeri dell'aria", e l'utilizzo come sonde atmosferiche, sembrava che i palloni aerostatici avessero ben poco da dire nell'impiego pratico. Ed invece, insospettatamente, essi si trovano oggi a fare concorrenza ad altre creature volanti, i satelliti, appunto; la semplicità del lancio di palloni e la loro relativa vicinanza alla terra ne fanno gli strumenti ideali per saziare la fame di comunicazioni sempre più globali che caratterizza la nostra civiltà.
IL FUTURO DEL PALLONE
In molte applicazioni un pallone ad alta quota può diventare enormemente meno costoso ed offrire le stesse potenzialità, se non più, di un satellite in orbita bassa. Chiaramente ci sono dei problemi: ad esempio il caso in cui si debba rimanere fisso ripetto alla terra (geostazionario), ma come si può vedere nel riquadro, sono già state pensate le soluzioni. Anche il peso non rappresenta affatto un problema, se si considera che sono normalmente lanciati palloni con carichi di 3-4 tonnellate.
Tanto per rendersi conto di come possano essere posizionati questi strumenti, considerate che un satellite in orbita bassa (i cosiddetti LEO, Low Earth Orbit) possono scendere fino a 130-140 Km di quota, mentre un pallone può salire fino a 40-60 Km. Un satellite geostazionario, per ragioni di cinematica celeste, deve per forza trovarsi a 36.000 Km. di quota; è facile immaginare che è decisamente più semplice la comunicazione tra la terra ed un pallone od un LEO rispetto ad un satellite geostazionario.
Per compensare la maggiore distanza, infatti, un satellite geostazionario deve disporre di trasmettitori più potenti, quindi di più pannelli solari per alimentarli; inoltre, ha bisogno di razzi stabilizzatori per mantenersi nella sua posizione in caso di perturbazioni.
Un pallone sonda non ha bisogno di tutto ciò: è molto vicino alle nostre teste, e si muove seguendo i venti d'alta quota che, a differenza di quelli a cui siamo abituati noi che viviamo sulla superficie del pianeta, sono relativamente costanti e risentono poco dell'orografia terrestre (la più alta montagna, di 9 Km., è poca cosa a 60 Km. di quota). Se dotato di motori adatti, può mantenersi fermo rispetto alla terra ma ad una quota non solo più bassa di un satellite geostazionario, ma perfino di un LEO. In altre parole, unisce i vantaggi dei satelliti geostazionari e dei LEO, senza averne gli svantaggi.
Altro vantaggio non da poco è che è possibile far scendere sulla terra l'aerostato senza eccessive difficoltà, impiegando un paracadute o controllando il gas nel pallone. Considerando l'affidabilità richiesta, ed il costo conseguente, dalle apparecchiature di telecomunicazione satellitare, è facile immaginare il vantaggio di tale soluzione: se si guasta un apparato, in gran parte dei casi sarà possibile comandarne la discesa, riparalo, e rilanciarlo.
Il lancio stesso, la fase più pericolosa dell'intero ciclo di vita di un satellite (basta vedere quante esplosioni si sono verificati sul vettore di satelliti Ariane dell'ESA), con un pallone è quasi completamente senza rischi, ed a costo notevolmente inferiore. Se qualcosa non va, comunque, c'è sempre la discesa...
ECOLOGIA SPAZIALE
C'è infine un vantaggio non secondario nell'impiego di palloni d'alta quota: l'evitare l'affollamento di relitti spaziali attorno al nostro pianeta. Se si considera che attorno al nostro pianeta si trovano attualmente più di cento satelliti artificiali per gli impieghi più disparati e di tutte le dimensioni, e che le loro vite operative sono generalmente intorno ai dieci anni, è facile immaginare che col tempo attorno al nostro pianeta si raccoglieranno migliaia di carcasse di satelliti non più controllabili. Se in genere i LEO finiscono per rientrare nell'atmosfera ed incendiarsi, ciò non è più vero per i satelliti a quote maggiori.
Per quanto lo spazio sia grande, questo problema non è così trascurabile, se è vero che le agenzie spaziali hanno studiato un accordo per alleviarlo, nel caso dei satelliti geostazionari. Al termine della vita operativa del satellite, gli ultimi residui di carburante saranno impiegati per spostarlo fuori dall'orbita, in modo da ridurre il rischio di collisione con i "colleghi" in funzione.
Ma come abbiamo detto, tutti questi problemi sarebbero eliminati con l'impiego di una rete di palloni d'alta quota.
ALTA QUOTA SENZA PROBLEMI
Ecco perché l'ipotesi di impiegare un pallone ad alta quota al posto di molte applicazioni satellitari appare una soluzione geniale e dagli innumerevoli vantaggi economici. Certo, ad oggi sarebbe impensabile sostituire i satelliti meterologici con palloni; tuttavia, progetti faraonici come il telefono cellulare satellitare Iridium hanno trovato un pericoloso concorrente... Basta leggere del progetto SkyStation per rendersene conto.
Riquadro
SKYSTATION: IL SATELLITE HA I GIORNI CONTATI?
I vantaggi della tecnologia dei palloni ha fatto già nascere un nuovo ambizioso progetto, che si chiama SkyStation. Il progetto consente la trasmissione di dati e voce non più via cavo nè via satellite, ma tramite una rete di palloni aerostatici. Grazie alle attrezzature di telecomunicazione a bordo, sarà possibile offrire servizi sia ad apparecchiature portatili (a 1.5 Mbit al secondo, sufficiente per la televisione digitale), sia ad utilizzatori fissi, fino a 155 Mbit al secondo. La relativa vicinanza dell'aerostato fa sì che sia possibile usare il flusso a 155 Mbit impiegando parabole di soli 13 centimetri di diametro.
La SkyStation (http://www.skystation.com) è la società statunitense che ha progettato il nuovo sistema di telecomunicazione. Ciascun aerostato, riempito di elio ed a struttura "multipallone" (la rottura di un solo pallone causa un decadimento lento e controllabile dell'aerostato), dovrebbe pesare circa 10 tonnellate, e servire un'area di oltre 750.000 chilometri quadrati (in pratica, un cerchio di raggio 450 chilometri) da un'altezza di circa 20/30 chilometri. Il pallone, di dimensioni circa 50x140 metri, è equipaggiato di pannelli solari che possono produrre fino a 157 kilowatt; di questi, 15 saranno impiegati per i trasmettitori di bordo, capaci di mantenere 400.000 canali a 64 KBPS e 1000 canali oltre il megabit. I collegamenti avverranno in banda 47 GHz, recentemente assegnata alla sperimentazione di questo tipo di servizi.
Per mantenersi in posizione, il pallone impiegherà un motore a ioni di concezione proprietaria, che funzionerà quindi ad energia elettrica. Il primo lancio è previsto intorno all'anno 2000.
Un progetto sicuramente ambizioso, che ha notevoli punti di forza e che dovrebbe offrire comunicazioni digitali e telefonici a prezzi fra i più bassi al mondo; ma quanto azzardato? A suo favore testimoniano partner del calibro di Thomson-CSF e la nostra Alenia Aerospazio; la prima produrrà le apparecchiature terminali terrestri, e la seconda i trasmettitori di bordo.
Le maggiori difficoltà appaiono, invece, quelle finanziarie, poiché sarà necessario reperire finanziamenti per qualche miliardo di dollari. Tuttavia, i ridotti costi di esercizio ed i bassi rischi tecnologici ci dicono di fare molta attenzione a questo progetto.
(Le immagini non sono più disponibili... mi dispiace!)
Fig. 1: SkyStation: la rivincita del pallone aerostatico, secondo qualcuno. Grazie ad un pallone sospeso a 20-30 km. di quota sarà possibile usufruire di servizi dati e telefonici, fissi e mobili, a prezzi estremamente competititivi.
