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Astroparticelle - NewsAPi News
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Missione stratosfera targata astroparticelle

Il lancio di un pallone stratosferico da Cusano Mutri

Tutti i collaboratori e partecipanti al progetto ADA sono molto attivi nel produrre esperimenti scientifici ad alto livello, sia per indagare i misteri della natura, sia per divulgare le conoscenze acquisite in ambito sociale o scolastico.

Il gruppo ADA di Pozzuoli diretto da Marco Illiano ha recentemente organizzato - di propria iniziativa - il lancio di un pallone stratosferico che ha trasportato un carico di strumentazione scientifica fino a quasi 30000 m di quota. Un attività di questo tipo richiede grossi impegni anche per superare le lunghe e tediose trafile burocratiche relative ai permessi di volo.

All'evento ha partecipato anche l'Associazione Matese Escursioni, la cui presenza è stata fondamentale per il recupero del prezioso payload (così come chiamato il carico in gergo tecnico).


Preparativi per il lancio

 

Questa prima esperienza ha raccolto importanti dati atmosferici ed eccellenti dati sul flusso dei raggi cosmici in alta quota, e non ultimo è stata una vera avventura che ha già solleticato l'idea di essere ripetuta, come ci racconta lo stesso Marco Illiano:

"Domenica 21 alle 9:11 abbiamo lanciato il pallone targato Astroparticelle  da Cusano Mutri (BN) con a bordo AMD7, la lente CR-39 (dosimetro passivo n.d.r.) e i sensori di temperatura, umidità, altitudine, pressione e giroscopio su arduino, più 2 gps e una radiosonda.

Ci siamo divertiti tantissimo sia durante il lancio che il recupero.  E’ andato quasi tutto bene, peccato che c’era vento, non tanto alla partenza, ma in quota. Quindi per evitare che il pallone andasse a finire in mare abbiamo gonfiato un po’ in più per ridurre il tempo di volo: il pallone è arrivato fino a 28018 metri. Abbiamo dovuto percorrere circa 100 km per il recupero: da Cusano Mutri alla zona di Avellino. Entrambi i GPS hanno funzionato bene.

Il recupero è stato molto difficoltoso perché è caduto in un castagneto vicino alla superstrada. Abbiamo lasciato le auto sulla superstrada e scalato il castagneto sulle pendici di una montagna. Poi le coordinate geografiche ci hanno portato in un fitto bosco pieno di rovi e arbusti (sembrava una giungla). Avevamo quasi perso le speranze, quando dopo un’ora  Carmela, una ragazza di Matese Escursioni, ha udito il segnale acustico del payload e quando lo abbiamo raggiunto è stata una festa: Il payload era a terra e il paracadute sull’albero.
Tutti i ragazzi sono rimasti molto entusiasti della giornata e dell’esperienza fantastica.
...Esperienza da rifare sicuramente."

 


Preparativi per il lancio

 

I primi risultati strumentali

Dalle primissime analisi si possono percepire le variazioni dei parametri atmosferici, come riportato nel grafico seguente la pressione diminuisce dato che la quantità di aria si riduce progressivamente, così come la temperatura con un maggior calo nella fase di discesa, mentre l'umidità ha una diminuzione progressiva ma con un netto rialzo tra 24 e 28 km di altitudine, per poi riprendere i valori di partenza:


Plot dei dati geofisici

 

I raggi cosmici

All'aumentare della quota il flusso di particelle cosmiche aumenta progressivamente, ma questo non succede indefinitamente. La collisione tra le particelle cosmiche primarie (principalmente protoni) e gli atomi dell’atmosfera terrestre causa una grande esplosione energetica con produzione di numerose altre particelle, chiamate secondarie e di diversa natura (mesoni, barioni, muoni, elettroni e fotoni gamma); questi flussi di particelle secondarie sono chiamati sciami atmosferici. Dato che la collisione avviene prevalentemente a un’altitudine tra i 20.000 e i 30.000 m, gli sciami si estendono al di sotto di questa quota, con un flusso che diminuisce progressivamente con l'altitudine, poiché l'atmosfera assorbe la loro energia.

 


Il "massimo di Regener-Pfotzer" misurato da una replica del rivelatore AMD7

 

La maggiore quantità di particelle e quindi di radiazione si trova tra i 10.000 e i 16000 metri; più precisamente il massimo della radiazione ionizzante si misura intorno a circa 15000 metri di quota e prende il nome di "massimo di Regener-Pfotzer", dai due studiosi che per primi si dedicarono a questa ricerca. L’atmosfera per nostra fortuna assorbe la maggior parte di questa radiazione cosmica e al suolo il loro numero è relativamente modesto. La composizione principale di particelle a livello del mare è data dai muoni, elettroni e da pochissime altre particelle pesanti tra cui i neutroni.

Nel suo punto massimo, i dati sulla radiazione ionizzante indicano valori tra 3 e 4 μSv/h, un fattore cento volte superiore a quella misurata a terra.

 


Radioattività totale misurata, con picco massimo tra 15 e 18 km di altitudine

 

Videoclip

Breve filmato relativo al decollo:

 

Di seguito elaborazioni in 3D dei dati del giroscopio: accelerometro del lancio, esplosione e atterraggio.

E' stato un lavoro complesso che deriva da elaborazioni con Matlab per tradurre i dati del giroscopio-accelerometro in quaternioni e poi inviati a un filtro di Kalman che fa una sorta di interpolazione dell'andamento dei dati; questo per ridurre il rumore dell'errore di misurazione degli angoli roll e pitch.
Alla fine i dati sono stati ricodificati tramite il programma Processing che produce anche applicazioni java.

I valori qw, qx, qy, qz rappresentano quindi la conversione degli angoli di eulero in quaternione ricavato dai dati dell'accelerometro e del giroscopio di arduino.

 

   

 

Un ringraziamento all'organizzatore Marco Illiano, all'associazione Matese Escursioni e a tutti coloro che hanno reso possibile questa missione!

 


To the top

Astroparticelle - schegge per lo sviluppo della conoscenza...


⚛ Studiare i raggi cosmici in stratosfera

Il percorso del pallone che ha compiuto oltre 100 km per via dei venti in quota.


ciao

La maglietta dedicata alla missione astroparticelle.


ciao

Il payload con la sua strumentazione.


Marco Illiano lavora come informatico presso l'istituto bancario Deutsche Bank. Si definisce un hacker della fisica e dell’elettronica. I suoi momenti di gloria: “ho portato la fiamma Olimpica a Torino 2006”; “ho assemblato con successo un AMD5 e un AMD7”.


rivelatore di muoni

Le stazioni di ADA si estendono da Cariati (CS) a Mersch - Lussemburgo.


Muon Monitor in real time



⚛ In primo piano

Raggi cosmici e Fulmini

Conferenza di Marco Arcani, a cura del Gruppo Astronomico Tradatese

Quando un divulgatore o uno scienziato deve descrivere i raggi cosmici, non ha molto spazio per interpretazioni, essi sono formati da particelle subatomiche accelerate quasi alla velocità della luce che provengono dal cosmo e piombano come proiettili in atmosfera. Eppure basta cambiare punto di vista per scoprire molte analogie con un fenomeno molto più familiare quali sono i fulmini. Particelle elettricamente cariche che si spostano in un mezzo, questa è la descrizione della corrente elettrica che vale tanto per i fulmini, quanto per i raggi cosmici. Le particelle cosmiche sono infatti per il 99% nuclei di atomi privati dei loro elettroni, ovvero ioni positivi che fluiscono nello spazio. Questi due fenomeni sono intrecciati sia dal punto di vista fisico, sia dal punto di vista della ricerca scientifica. Entrambi hanno a che fare col plasma, uno stato della materia a cui non siamo molto abituati, ma che in realtà è lo stato in cui si trova quasi il 99,9% della materia che compone l’universo. Allo stesso tempo tutti i fenomeni elettrici in atmosfera condividono coi raggi cosmici uno dei misteri più grandi che è la loro formazione. I progressi tecnologici stanno facendo scoprire nuovi aspetti, ma la loro origine e formazione rimane ancora lontano dalla nostra comprensione. L’essere umano è una macchina bioelettrica che conserva un retaggio di potenti scariche elettriche in un’atmosfera terrestre primitiva. Le scintille elettriche sono e sono state sicuramente un ingrediente per la formazione della vita, forse insieme a intense piogge di raggi cosmici su una Terra primordiale, ma questo è il mistero più grande della Natura e il suo segreto potrebbe essere ben custodito da Raggi Cosmici e Fulmini.

Rinviata a lunedì 3 maggio a causa di problemi tecnici sempre sul canale Youtube del GAT: nuovo indirizzo della diretta:https://youtu.be/fWhbTVfMwT0

26.04.2021 ore 21 sul canale Youtube del GAT:




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