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La base dei palloni stratosferici

Trapani Milo

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Cronistoria

Primo lancio di un pallone stratosferico nel 1975 in collaborazione con NASA

Fino al 1991 attività svolta in team con CNES, Istituti del CNR e dell'Università.

Dal 1992 l’ASI ha acquisito completa autonomia per tutte le fasi di :

preparazione della missione, integrazione e controllo, lancio gestione del volo e recupero del carico. Fig. Torre di controllo e

uffici

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Informazioni Generali

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.

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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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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 3 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.

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Le fasi della missione :

fase di salita: inizia con la separazione del pallone dalla macchina di lancio e

termina al raggiungimento della condizione operativa alla quota di galleggiamento prefissata

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.

fase di rientro: ha inizio con la separazione della navicella e termina con il

recupero della stessa.

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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.

I voli di tipo transmediterraneo possono diventare anche transatlantici, con recupero in territorio americano.

Traiettorie tipiche

Periodo: 15 giugno - 15 Agosto

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Missione Tipo b)

Volo locale Durante i periodi di transizione le correnti stratosferiche

invertono la direzione (da O 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, e il recupero del payload sull'entroterra della Sicilia o sul mare.

Periodo : Primavera -Autunno

Il volo locale si presta meglio alle esigenze scolastiche

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Le attività di preparazione e di esecuzione di una missione:

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

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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.

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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

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:

S/S di potenza– Normalmente, batterie di celle primarie al litio

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:

S/S zavorra: motorizzato per il controllo della quota del pallone

S/S di localizzazione e identificazione del Pallone: 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

S/S per l'atterraggio e il recupero 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)

INTEGRAZIONE E CONTROLLI

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 di Preparazione al lancio

Payload agganciato alla macchina di lancio prima del volo

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Fasi del Lancio Il velivolo viene configurato in pista

Le attività di lancio consistono in:• predisposizione dell'area di lancio • trasporto in pista della navicella

agganciata alla macchina di lancio• preparazione della catena di volo• connessioni e verifiche• dispiegamento del pallone• gonfiaggio• lancio.

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Fase operativa

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.

  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.

Durante il volo si registrano sia i dati scientifici che di housekeeping, 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.