Crediti per la foto: Vittorio Tulli / CNR
Non proprio nello spazio, ma quasi. Per spingere i loro strumenti il più possibile al di sopra dell’atmosfera terrestre, senza far ricorso a costosi satelliti, nelle scorse settimane un gruppo di ricercatori italiani si è affidato ai palloni stratosferici. Enormi mongolfiere in grado di salire fino a 40 km d’altezza. E come piattaforma di lancio hanno scelto la base “Dirigibile Italia” del CNR , a Ny-Alesund, sulle Isole Svalbard, a 79 gradi di latitudine, oltre il Circolo polare artico.
Fra loro un team di astrofisici, guidato da Paolo De Bernardis del Dipartimento di Fisica dell’Università “La Sapienza”. Paolo De Bernardis è un veterano dei lanci di palloni per la cosmologia, a partire da quelli famosissimi, avvenuti nel 1998 e nel 2003, dell’esperimento Boomerang. Lo abbiamo raggiunto al suo ritorno in Italia per farci raccontare com’è andata la campagna di lancio.
Paolo De Bernardis, nel caso di Boomerang era il Polo sud, questa volta il Polo nord. Come mai questo cambio d’emisfero?
«Vogliamo tentare di fare voli durante la notte polare. Alle Isole Svalbard, che sono vicino al Polo nord, ci si arriva con aerei di linea durante tutto l’anno. Dunque sono un sito ideale per lanciare i nostri palloni durante la notte artica. Noi siamo astrofisici, quindi è facile comprendere perché siamo interessati ai voli notturni. Lì la notte dura diversi mesi, e questo ci permette di fare lunghe campagne di misura nella stratosfera polare, indisturbati dal Sole».
Misure nella notte polare, dunque, ma cosa andate a misurare? Il vostro è un esperimento di tipo cosmologico, no?
«A lungo termine sì, mira alla cosmologia. È un grande esperimento che continuerà le misure che sta tutt’ora raccogliendo il satellite Planck, quindi misure del fondo cosmico a microonde. Ma si tratta d’un esperimento a lungo termine, che prevede il lancio su pallone, tra qualche anno, di un grande polarimetro per la radiazione cosmica a microonde in stratosfera. Per verificare che questo sia possibile, abbiamo preparato dei piccoli esperimenti che noi chiamiamo “pathfinder”, cioè che trovano la strada. In questo caso sono piccoli esperimenti in cui, sotto al pallone, noi appendiamo semplicemente un sistema di comunicazione, un localizzatore e dei sensori di temperatura e pressione. In questo modo vogliamo dimostrare che è possibile far funzionare strumentazione delicata in condizioni ambientali terribili, perché le condizioni della stratosfera artica durante l’inverno sono di bassa pressione e bassissima temperatura: 80 gradi sotto zero. In queste condizioni non è ovvio far funzionare strumentazione delicata, come quella che poi useremo per le misure di cosmologia. E quindi avevamo bisogno di questi lanci di prova per dimostrare, anzitutto, che si può lanciare il pallone e farlo funzionare per molto tempo nella stratosfera pur con queste bassissime temperature. Secondo, che la strumentazione delicata che ci servirà potrà anch’essa funzionare in queste condizioni».
E come sono andate, le vostre prove?
«Direi abbastanza bene. Abbiamo lanciato due palloni, e in entrambi i casi la strumentazione ha funzionato. Nonostante le condizioni avverse, eravamo in grado di comunicare con l’esperimento anche a centinaia o migliaia di chilometri di distanza dal luogo dov’è stato lanciato. E comunicare in modo bidirezionale: inviavamo telecomandi e ricevevamo i dati di temperatura, di pressione e di diagnostica interna».
Esito positivo, dunque. Ma come sono fatti, questi palloni stratosferici? E quanto pesava il vostro carico, quello che voi scienziati chiamate payload?
«Il payload era molto piccolo: pesava quattro chili, sostanzialmente tutti di batterie. La parte di comunicazione e di esperimento pesava in tutto meno d’un chilo. In questo modo abbiamo potuto usare palloni relativamente piccoli ed economici. Intendiamoci, parliamo sempre di volumi attorno ai 4mila metri cubi, non certo un palloncino da bambini: un attrezzo che va maneggiato da un team che sa fare questo lavoro. I palloni sono stati lanciati uno il 16 e uno il 19 di gennaio, e i voli sono durati un giorno, un giorno e mezzo. Se avessimo lanciato qualche settimana prima, avremmo potuto tenerli in quota anche più a lungo. Ma a noi interessava soprattutto dimostrare il funzionamento dei payload. L’intenzione, ora, è quella di costruirne un certo numero, per poi andare a fare una vera e propria campagna: ogni settimana ne lanceremo uno, e questo ci permetterà di capire qual è il momento migliore per lanciare il payload grande e costoso».
Quello grande e costoso che sarebbe poi LSPE, il Large Scale Polarization Explorer. Di cosa si tratta?
«È un esperimento pensato per misurare una caratteristica della radiazione cosmica a microonde che dovrebbe permetterci di capire se nell’universo primordiale c’è stata una fase d’inflazione, cioè un’espansione rapidissima, avvenuta un attimo dopo il big bang, in cui l’universo s’è espanso moltissimo. Durante questa fase devono essere state prodotte delle onde gravitazionali, e queste interagiscono con la luce delle microonde cosmiche generando un piccolo effetto di polarizzazione: ecco, è questo che stiamo cercando d’osservare. Sia con Planck, per le scale più piccole, sia con questo pallone che seguirà Planck, per le scale più grandi».
Un’ultima curiosità: qui in Italia s’annuncia l’arrivo d’una settimana di freddo siberiano, ma a voi parrà roba da ridere, dopo quel che avete passato lassù. Come si vive, d’inverno, al circolo polare artico? Dove si dorme, che si mangia?
«Eravamo tre ricercatori della Sapienza e tre del dipartimento Terra e Ambiente del CNR. Il CNR gestisce una base che si trova a Ny-Alesund, quindi nella comunità più a nord del globo, ed è aperta a vari programmi scientifici. In questo periodo, a Ny-Alesund, ci abitano in tutto una quarantina di persone, compresi noi sette. È sempre buio, quindi questo influisce un po’ sul morale, ma c’è una mensa, si mangia abbastanza bene e il freddo, grazie alla Corrente del Golfo, non era tremendo: abbiamo avuto temperature attorno ai 15 gradi sotto zero, non tanto diverse da quelle che ci si aspetta qui in Italia nei prossimi giorni».