Ministero dell’Istruzione dell’Università e della
Ricerca
Ufficio Scolastico Regionale per la Puglia
Direzione Generale
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Cosa sono i “Palloni Stratosferici”
Velivoli senza propulsione auto-sostentanti nell’atmosfera grazie
alla minore densità del gas contenuto nel pallone, tipicamente
elio, rispetto all’aria intorno, nella quale essi sono mossi
orizzontalmente dalla spinta dei venti.
Principali caratteristiche:

Quota di volo: 38-40 km

Carico utile : sino a 5 tonnellate

Dimensioni navicella : L. < 4m, h < 6m.
Durante il volo il carico utile del pallone esegue la sua missione
scientifica.
Al termine del volo il carico viene separato per poi essere
recuperato, generalmente a terra o, occasionalmente, in mare.
Definizione
“L’atmosfera terrestre è un involucro gassoso che avvolge la Terra, ne assume
la forma e ne segue il movimento nello spazio”.
• L’atmosfera terrestre è uno strato molto sottile d’aria: nei primi 30 km si
trova il 99% dell’intera massa
• Liquefatta, occuperebbe uno spessore di appena11 metri
• Grazie ad essa è possibile la vita sulla Terra
• E’ la sede dei fenomeni meteorologici
CIRCOLAZIONE GENERALE (TEORICA)
DELL’ATMOSFERA
In questo caso, l’unica forza attiva che fa muovere l’aria è la Forza di Gradiente
(Fg) che sarà tanto maggiore quanto maggiore sarà la differenza di pressione
relativamente alla distanza e sarà dipendente, per motivi d’inerzia, dalla densità
dell’aria stessa, cioè, inversamente proporzionale alla densità. Per cui, a quote
più elevate ed a parità di differenza di pressione e di distanza, la Fg sarà
maggiore che negli strati più bassi.
CIRCOLAZIONE GENERALE (REALE)
DELL’ATMOSFERA
venti polari
Cella Polare
venti occ.
alisei
Cella di Ferrel
Cella di Hadley
In ques’altro caso, la Fg viene deviata
da una forza fittizia che agisce soltanto
quando la massa d’aria è in movimento.
Questa forza si chiama Forza Deviante
(Fd); essa è in funzione della velocità
angolare della Terra, della velocità della
massa d’aria e della latitudine del luogo
in cui si muove ed agisce sempre
perpendicolarmente al vettore velocità
sulla sua destra.
EMISFERO NORD (1)
Considerando la circolazione generale dell’atmosfera al disopra dei 25
km (circa 25hPa), l’influenza della circolazione è NULLA! La
configurazione delle superfici isobariche risentono solo ed
esclusivamente del riscaldamento dell’atmosfera a quelle quote.
Durante il corso dell’anno, responsabile di tale riscaldamento è la
radiazione solare diretta e l’albedo. Per tale motivo, durante il periodo
primaverile ed autunnale, ci sarà un momento in cui le superfici
isobariche coincidono con le rispettive superfici equipotenziali, ovvero,
hanno la forma del geoide.
Partiamo da tale momento nel periodo primaverile e andiamo verso
l’inizio dell’estate, poiché le superfici isobariche coincidono con i
geopotenziali, vento è zero (gradiente delle isoipse “zero” = periodo del
“turn round”).
Con l’inizio del riscaldamento dell’emisfero boreale (alle quote considerate) si
riscalda e si espande. Pertanto, si comincia a creare un anticiclone (H) con centro
il Polo Nord; tale anticiclone inizia con piccole circolazioni anticicloniche che si
intravedono nei pressi del Circolo Polare (come latitudine) che si intensificano
man mano che si va verso l’estate, si fondono e si dirigono verso il Polo fino a
formare un unico anticiclone con centro il Polo stesso.
In tale condizione, nell’emisfero Boreale la superficie isobarica “taglia” la superficie
equipotenziale come in fig. 1A Le isoipse, pertanto, saranno mediamente lungo i paralleli,
con circa 5-6 ondulazioni dovute alle onde di Rosby. Il massimo del vento si verificherà
nel periodo di massimo riscaldamento (15 luglio-15 agosto). Il vento, naturalmente,
spirerà da Est verso Ovest.
EMISFERO NORD (2)
Dopo l’autunno, invece di un anticiclone al Polo Nord si instaurerà una
circolazione ciclonica (L) rappresentata in fig. 1B e la superficie isobarica
“taglierà” la superficie equipotenziale come in fig. 1B’. Quindi, il vento invertirà la
sua direzione spirando da Ovest verso Est. La stessa cosa, ma invertita, si
verifica nell’emisfero Australe.
In figura, un esempio di circolazione estiva nell’emisfero Boreale
La traiettoria seguita dalla navicella Archeops durante il suo
volo del 7 Febbraio 2002, ad una quota di 34 Km.
L'esperimento e' avvenuto utilizzando un telescopio appeso sotto un grande
pallone stratosferico lanciato in Antartide. Esso ha circumnavigato il continente per
circa 10 giorni, a cavallo tra il 1998 e il 1999, ad una quota di 38 km, ed ha
eseguito automaticamente le scansioni e l'acquisizione dei dati al di fuori
dell'atmosfera terrestre.
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Informazioni Generali sulla Base di TrapaniMilo

La Base “Luigi Broglio”di Trapani è stata istituita nel 1975.

Si trova nel territorio del Comune di Trapani ed occupa l’area di un ex aeroporto
militare in concessione all’Agenzia Spaziale Italiana.

È situata alle pendici del monte Erice, in Contrada Milo.

Nella Base sono presenti diversi edifici adibiti a varie funzioni, quali uffici, centro
di controllo ed elaborazione dati, locali di integrazione, laboratori ed officine,
magazzini, rimessaggi.
PALAZZINA CONTROLLO VOLI
Caratteristiche della Base
• Area di circa 100 ettari.
• Posizione geografica:
• Lat. 38.01 N
• Long. 12.35 E
• H ~70 msl
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Le fasi della missione :
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fase di salita:
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inizia con la separazione del pallone dalla macchina di
lancio e termina al raggiungimento della condizione
operativa alla quota di galleggiamento prefissata
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fase di galleggiamento:
 inizia con il raggiungimento della quota di plafond e termina
con la separazione del carico; durante questa fase vengono
effettuati i rilevamenti scientifici ed eseguite le operazioni di
mantenimento previste per il volo.
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fase di rientro:
 ha inizio con la separazione della navicella e termina con il
recupero della stessa.
Missioni Tipo a)
Volo Transmediterraneo
in periodo estivo,
sfruttando le correnti
stratosferiche che si
muovono da Est verso
Ovest, il pallone viene
trasportato verso il
territorio spagnolo, dove
il carico viene sganciato
e recuperato.
Tali voli hanno una
durata media di 20 ore.
Traiettorie tipiche
Periodo: 15 giugno - 15 Agosto
I voli di tipo transmediterraneo possono diventare anche
transatlantici, con recupero in territorio americano.
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Missione Tipo b)
Volo locale

Durante i periodi di transizione le correnti stratosferiche invertono
la direzione (da W verso E), permettendo l'effettuazione di voli
locali con un periodo di galleggiamento intorno alle 6 ore, con
lievi spostamenti rispetto al punto di lancio, ed il recupero del
payload sull'entroterra della Sicilia o sul mare.
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Periodo : Primavera -Autunno
Il volo locale si presta meglio alle esigenze scolastiche
Le attività di preparazione e di esecuzione di una missione:
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analisi di missione
analisi e previsioni meteorologiche
integrazione e controlli
preparazione del velivolo
lancio
operazioni in volo
acquisizione e registrazione dati
sgancio e recupero
preparazione
esecuzione

La preparazione della missione muove dall’individuazione delle
esigenze dell’utilizzatore del volo per la successiva messa a punto della
tipologia della missione, dei requisiti su tempi e condizioni del volo, la
strumentazione necessaria, i servizi di comunicazione, acquisizione e
distribuzione dei dati.
La configurazione delle varie parti e
dell’insieme può variare in dipendenza del
tipo di volo e degli aggiornamenti
tecnologici.
Il veicolo è composto dalle seguenti
parti/apparati:
• pallone, in polietilene, con
dimensioni variabili a seconda del
carico, da poche centinaia di mc di
volume a oltre 1.000.000 di mc.
• paracadute (vedi fig. a lato)
• navicella (vedi fig. a lato)
• catena di volo, (vedi fig. a lato) che è
il sistema di collegamento
meccanico ed elettrico tra la
navicella, il paracadute e il pallone.
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La navicella
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La navicella trasporta il payload e i
sottosistemi di volo (v. esempio
nella foto)
La navicella viene in genere
progettata e realizzata
dall’utilizzatore del volo, con le
opportune interazioni tecniche con
il personale responsabile dei
sottosistemi di volo che dovranno
essere accomodati sulla navicella
stessa o su un modulo dedicato che
interfaccia con essa.
Il carico utile può essere sottoposto a test nei locali di integrazione messi a
disposizione presso la Base, e viene poi integrato nella navicella alla
presenza e con l'ausilio degli sperimentatori, che partecipano a tutte le prove
successive all'integrazione (elettrica, elettronica e meccanica) dei
sottosistemi di volo, per la verifica funzionale e di interfaccia dei loro
esperimenti anche con i sistemi di terra.
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I principali Sottosistemi (S/S) di bordo della navicella sono:
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S/S di potenza
 Normalmente, batterie di celle primarie al litio
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S/S di TM/TC, (versione UHF)
 Down-Link: Trasmettitori
(2) di telemetria del tipo a
modulazione di fase; portanti RF: 400,17 MHz e 401,16 MHz
- PCM encoder a formato e bit rate programmabili per la
acquisizione e formattazione di informazioni analogiche e
digitali provenienti dagli Esperimenti.


Up-Link: Ricevitori (2) di Telecomandi del tipo supereterodina
con discriminatore per FM, sintonizzati sulla frequenza 444
MHz.
Antenne TX/RX.
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Altri sottosistemi (S/S) di bordo della navicella sono:
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S/S zavorra: motorizzato per il controllo della quota del pallone
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S/S di localizzazione e identificazione del Pallone:
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Ricevitori GPS per la localizzazione in tempo reale del pallone; le
informazioni fornite (lat., long.,quota, velocità, UTC) vengono
trasmesse via telemetria;
Radioboa, per la localizzazione della navicella quando scende
con il paracadute e per la sua ricerca a terra.

S/S separazione del Pallone dal Carico
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S/S per l'atterraggio e il recupero
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Sistema di galleggiamento utile nei casi di discesa del carico in
mare
Sistema di smorzamento per l'atterraggio
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Attività sui Carichi Utili (PAYLOADS)
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INTEGRAZIONE E CONTROLLI
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Il payload può essere sottoposto prima dell’integrazione a test
ambientali
Il payload viene integrato sulla navicella che trasporta anche i
vari sottosistemi di volo:



Integrazione meccanica
Integrazione elettrica-elettronica ( interfaccia esperimento - telemetria
di bordo e alimentazione)
Si effettuano le verifiche del corretto funzionamento dell’insieme
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Fase operativa
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Dopo il lancio il pallone viene controllato da terra per mezzo di un
collegamento radio sulle bande UHF e/o S. Alcuni canali sono utilizzati
per la localizzazione (tramite sistema GPS ed ARGOS ) del pallone e per
la gestione operativa del volo, mentre i rimanenti sono a disposizione del
carico.
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Dal momento del lancio si effettua il monitoraggio della quota di volo e
della traiettoria, la previsione della traiettoria a venire, si determinano le
operazioni di scarico della zavorra per il mantenimento della quota, si
fornisce il supporto alla gestione della separazione tramite previsione del
punto di caduta e valutazione del rischio.
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Durante il volo si registrano sia i dati scientifici che di house-keeping, si
estraggono dal flusso i dati scientifici secondo formati e/o standard
concordati con gli sperimentatori/utenti e li si rendono disponibili via rete
oppure su supporti magnetici.
Fase di Preparazione al lancio
Payload agganciato alla macchina di lancio prima del volo
Fasi del Lancio
Fasi del Lancio
CATENA DI VOLO
CATENA DI VOLO
FASE DI SALITA