ASCOLTIAMO LE STELLE CADENTI

di Daniele Taliani

Oggi tutti sappiamo che lo spazio sulle nostre teste è popolato da decine di migliaia, se non addirittura milioni di “detriti” tecnologici, immessi nello spazio dall’uomo per motivi scientifici, economici, politici e strategico militari. Sappiamo però che lo spazio è anche ricco di enormi quantità di materia derivante dalla disgregazione di asteroidi e comete, ma anche dalla rimanenza della nebulosa primordiale, quella che diede origine al nostro sistema solare. Ogni giorno entrano nell’atmosfera terrestre oggetti di varie dimensioni, dai granuli di polvere cosmica ai più svariati corpi celesti vaganti, i quali, il più delle volte, si disgregano e vaporizzano per effetto del surriscaldamento, dando luogo a fenomeni luminosi e/o acustici. Fortunatamente per noi, è raro che impattino al suolo. Un bagliore nel cielo notturno, una specie di scia luminosa, viene indicato comunemente come “stella cadente”, ed in particolare intorno alla prima decade di Agosto, le numerose scie luminose di questi meteoroidi vengono definite “Lacrime di San Lorenzo”. L’Unione Astronomica Internationale (I.A.U.) ha classificato e denominato tali corpi in rapporto alla loro diversa massa e composizione chimica. Si dice Meteoroide se riferito ad un corpo di origine asteroidale o cometario, più grande di una molecola ma più piccolo di un asteroide. Poi, quando il Meteoroide entra nell'atmosfera terrestre e si brucia, è definito Meteora. Infine, se qualche pezzo della Meteora sopravvive all’ablazione nell’atmosfera e riesce ad impattare al suolo, prende il nome di Meteorite. Evitiamo pertanto di utilizzare l’appellativo di “stelle cadenti” in quanto, per stelle si intendono soltanto oggetti celesti simili al nostro Sole, e che nulla hanno a che fare con corpi vaganti nello spazio interplanetario che entrano nell’atmosfera del nostro pianeta.

Altro genere di meteoroidi sono quelli cometari. Vale precisare che le Comete sono un conglomerato di roccia, ghiaccio, ammoniaca, metano e diossido di carbonio, impastato di polvere protostellare formata da silicio e materiale carbonaceo, il tutto tenuto assieme dal ghiaccio a formare una specie di palla di neve sporca. La nube di Oort, ai confini del sistema solare, formata da materiale roccioso ed enormi quantità di ghiaccio, pare essere il parcheggio delle comete. Visto che il campo magnetico del Sole raggiunge anche quelle latitudini, a volte accade che ne “catturi” un pezzo attirandolo a sé. Poi, man mano che la Cometa si approssima al Sole, il ghiaccio si scioglie liberando la polvere protostellare che forma la coda di rondine. Avvicinandosi sempre di più al Sole, il nucleo formato di materiale roccioso libera anche enormi pezzi di roccia tenuti insieme dal ghiaccio, lasciando questi cocci lungo tutta la sua orbita ellittica. Succede poi che quando la Terra, durante la sua rivoluzione intorno al Sole attraversa le varie costellazioni dello Zodiaco ed incontra i residui della coda cometaria, questi brucino nell’atmosfera terrestre dando luogo al fenomeno degli sciami meteorici, i quali prendono il nome della Costellazione in cui, in quel periodo dell’anno, transita la Terra. Ad esempio, le mitiche “Lacrime di San Lorenzo” del 10 Agosto, tecnicamente sono lo “Sciame Meteorico delle Perseidi” perché, in quella data la Terra si trova a transitare nella Costellazione di Perseo e lo sciame ha origine proprio da tale Costellazione. La Terra, durante i 365 giorni della propria transizione intorno al Sole, incontrerà altri sciami meteorici in altre costellazioni, come ad esempio: le Leonidi nella Costellazione del Leone, le Piscidi nella Costellazione dei Pesci, le Cancridi nella Costellazione del Cancro, le Geminidi nella Costellazione dei Gemelli e così via. Questo calendario meteorico è ben noto ai Radioamatori che effettuano collegamenti via “Meteor Scatter" e che, puntando delle antenne direzionali con una buona elevazione, riescono ad effettuare collegamenti a lunga distanza in VHF Low e VHF High sfruttando il condotto ionizzato in cui è avvenuta l’ablazione della meteora in atmosfera. Infatti, a seguito dell’ingresso in atmosfera, e dopo aver raggiunto la mesosfera, a causa del forte attrito con l’ozono, la massa meteorica si arroventa e brucia, liberando i gas dei minerali che la compongono (processo di ablazione) che si ionizzano rendendo possibile la riflessione dei segnali radio a lunga distanza.

Senza appesantire la trattazione con nozioni di fisica, è però importante capire come sia esattamente suddivisa l’atmosfera terrestre. Dalle misurazioni effettuate dai satelliti artificiali si è ricavato che l’atmosfera attorno al nostro pianeta è suddivisa in più zone. Partendo dalla superficie terrestre e fino ad una media di circa 12 km (minore ai poli e maggiore all’equatore), si trova la Troposfera. È in quest’area che si formano fenomeni meteorologici quali nubi, pioggia e neve, ed è a queste quote che volano gli aerei di linea. Ed è sempre qui che a volte, capita di effettuare anomali collegamenti radio via Troposfera, chiamati Troposcatter. Oltre la Troposfera, tra i 12 e i 50 km di quota, troviamo la Stratosfera, ove staziona la maggior parte dell’ozono, l’elemento indispensabile per bloccare le radiazioni U.V. provenienti dal Sole. Ed è proprio in questo strato che l’ozono brucia completamente meteoriti di piccola massa.

Al di sopra della Mesosfera si trova l’ultimo strato, la Termosfera, in cui la temperatura raggiunge e supera i 900 °C e le molecole sono talmente ionizzate dalla radiazione solare da produrre un gran numero di elettroni e ioni, generando così il processo di ionizzazione, ovvero la Ionosfera. Quest’ultima regione è ben nota ai Radioamatori in quanto riflette i segnali radio a lunga distanza, i cosiddetti collegamenti DX in HF (Onde Corte). Le Meteore più brillanti che sfrecciano nel cielo serale sono dette bolidi e, se raggiungono la massa di oltre una tonnellata, sono detti superbolidi. I bolidi ed i superbolidi impiegano più tempo a bruciare nella mesosfera, e il più delle volte esplodono a pochi chilometri dal suolo emettendo un suono elettroacustico prolungato, ed un enorme boato simile ad un tuono. Quando l’esplosione di questi corpi celesti avviene negli strati bassi dell’atmosfera, genera un’onda d'urto tale da creare seri danni a persone e cose, come avvenuto nel 2013 sulla città russa di Chelyabinsk, dove un Superbolide di circa 10.000 tonnellate è esploso in atmosfera provocando il ferimento di oltre 1.500 persone e seri danni alle strutture.

Altri eventi simili sono avvenuti anche in passato, come ad esempio nel 1908, nell’altopiano Siberiano, dove un enorme superbolide esplose a circa 8 km dal suolo ed il suo boato fu udito oltre i 1.500 km di distanza. Si valuta che abbia sviluppato un’energia di oltre 12 Megatoni di potenza. Nella penisola dello Yucatan si trova la cicatrice più grande del nostro Pianeta. È il cratere di Chicxulub nel Golfo del Messico, che pare essersi formato a seguito dell’impatto di un Asteroide di circa 10 km, avvenuto 65 milioni di anni fa e che decretò la scomparsa dei Dinosauri. Le conseguenze dell’impatto sconvolsero anche il clima in tutto il Pianeta, a causa delle polveri sollevate nell’atmosfera terrestre, causando la riduzione della radiazione solare per alcuni anni, e quindi anche il processo della fotosintesi. Infine, come già accennato, esiste la terza sorgente di meteoroidi, che sono i grani di polvere cosmica, localizzata principalmente tra Giove e Saturno. La polvere protostellare, formata da grani di varie dimensioni, rappresenta i resti della nebulosa primordiale dalla quale si è formato il nostro sistema solare. I grani di polvere hanno una velocità superiore alla velocità di fuga del sistema solare, il che rende estremamente probabile che sia di origine extrasolare. Ovviamente la polvere cosmica è presente in tutto l’universo, ma al momento non è ancora possibile stabilirne la quantità e la temperatura. Per arrivare alla conclusione dell’argomento principale, cioè “l’ascolto delle meteore” è opportuno aggiungere che anche ai semplici appassionati, come ad esempio i Radioamatori, è data la possibilità di osservare, ed ascoltare, gli impatti meteorici in banda radio. Infatti è sufficiente sintonizzarsi sulla frequenza del radar francese di Graves, che osserva il cielo sulla frequenza di 143.050 kHz collegando il radioricevitore al computer ed avvalendosi di un programma per l’analisi di spettro.

Cercherò ora di spiegare come avviene l’ascolto dei segnali “emessi” dalle meteore, precisando subito che in effetti si tratta di un piccolo stratagemma tecnico, e che gli “oggetti” non emettono alcun segnale radio ascoltabile. Dunque, partiamo dall’origine del segnale che ascolteremo.

Esiste in Francia, non lontano da Dijon, un radar denominato GRAVES, il quale emette un segnale di grande potenza ad andamento continuo H24 sulla frequenza di 143,050 MHz costituito da una portante non modulata. Quindi un segnale silenzioso, il quale viene “orientato” a spazzolamento su gran parte dei cieli d’Europa, ed in grado di osservare gli “oggetti” volanti compresi nel raggio di circa 1000 km, con particolare attenzione ai satelliti artificiali ed alla relativa “spazzatura”.

Tale segnale, a causa della distanza e della curvatura terrestre (infatti, pare che la Terra non sia piatta 😂 😂 😂 ) non è ricevile in modo diretto nella nostra zona. Succede però che nel momento in cui questo segnale incontra qualche oggetto volante, venga riflesso e ritorni verso il ricevitore, posto nelle vicinanze del radar che lo ha trasmesso. Tale segnale, opportunamente elaborato, fornisce tutte le informazioni utili ai ricercatori per identificare e classificare gli oggetti volanti. Contemporaneamente però, avviene che lo stesso segnale venga riflesso anche verso altri ricevitori sintonizzati sulla stessa frequenza, e geometricamente collocati con angoli diversi. Quindi un eventuale aereo che si trovasse a passare attraverso il fascio del radar e che formasse un angolo adatto, potrebbe dar luogo ad una riflessione tale per cui noi potremmo ricevere il segnale di “rimbalzo”. Risulta pertanto evidente, che il segnale radio “rimbalza” quando trova una superficie in grado di rifletterlo, esattamente come farebbe uno specchio con un raggio di luce. Ora, se al posto di un aereo noi mettiamo una meteora che attraversa gli strati alti dell’atmosfera, e che per gli effetti di velocità e temperatura dovuta alla compressione darà luogo all’ablazione, con conseguente fortissima ionizzazione dell’area compresa nella traiettoria della meteora, avremo che lo strato fortemente ionizzato si comporterà esattamente come uno specchio per le radio onde e rifletterà il segnale radio emesso dal radar Graves, che noi, se avremo la fortuna di essere allineati con il giusto angolo, potremo ricevere e/o visualizzare sul monitor del nostro computer. Va precisato che il sistema, se realizzato in modo corretto, con un’antenna efficiente e con gli adatti dispositivi, è in grado di rivelare tracce di oggetti anche di minime dimensioni, come un sassolino o addirittura poco più di un granello di sabbia. Ho detto più sopra che il radar emette una portante non modulata, e perciò silenziosa.

Ma allora come potremo “sentire” il suono che apparentemente emette la meteora?

In realtà, e qui viene l’altro piccolo stratagemma, si tratta semplicemente di desintonizzare leggermente il ricevitore (143,049 MHz nella modalità USB), quanto basta per creare una piccola differenza di frequenza di 1 kHz la quale sarà perfettamente e facilmente udibile dal nostro apparato uditivo. Pertanto, non è la meteora ad emettere un proprio segnale, ne radioelettrico ne acustico, ma siamo noi con questo piccolo stratagemma che la tecnologia ci mette a disposizione, a rendere possibile tale risultato. Il sistema merita di essere provato, e garantisco che quando poi, in una notte di osservazione del cielo in attesa di vedere le “stelle cadenti”, capiterà di ammirare una bella scia luminosa e contemporaneamente sentirne un sibilo di durata ed intensità proporzionale alla dimensione ed alla velocità, l’emozione non mancherà.

L’attrezzatura base necessaria per allestire una completa stazione di radioascolto può essere la seguente: - Ricevitore VHF con SSB (Single Side Band) sintonizzato su 149.049 kHz; - In alternativa è possibile utilizzare una cosiddetta “chiavetta USB RTL SDR”, certamente meno pretenziosa ma altrettanto certamente meno costosa, visto che ve ne sono di reperibili a partire da poco più di 10 Euro; - Antenna verticale omnidirezionale con guadagno di almeno 3,0 dB; - Cavo coassiale da 50 Ohm intestato con adatti connettori, il più corto possibile, meglio se a bassa perdita come ad esempio il tipo RG213, ma è possibile utilizzare anche il meno costoso e più sottile RG 58; - Computer con piattaforma Windows e adatto programma, come ad esempio Spectrum LAB, oppure HD SDR, o ancora Spectran V2. - Per chi come me, è invece seguace della Mela morsicata, esiste l’ottimo programma Cocoa Modem. Il computer è indispensabile per “osservare” gli echi degli impatti, mentre invece per il solo audio può bastare il solo ricevitore. Esiste poi una Lista degli Sciami Meteorici scaricabile da Internet <http:// it.wikipedia.org/wiki/Lista_di_sciami_meteorici> grazie alla quale è possibile individuare il nome dello sciame, la costellazione di appartenenza, il radiante, l’intensità, la velocità e lo Z.H.R. (Zenital Hourly Rate), cioè il numero degli impatti nell’arco di un’ora.

Non mi è possibile in questa sede sviscerare completamente l’aspetto tecnico utile all’allestimento di una stazione di radioascolto, ma rimango con piacere a disposizione di quanti volessero approfondire l’argomento, sia per chiarirne gli aspetti che per eventuali consigli ed indirizzi di come muoversi evitando di brancolare nel buio. In sede A.S.A. trovate ogni riferimento per contattarmi. Chiudo con una considerazione che esula dagli aspetti puramente tecnici, per sottolineare che tutti gli strati dell’atmosfera che circonda la nostra grande “casa”, oltre ad essere utili per favorire le onde radio, sono indispensabili per proteggere le nostre vite, quelle dei nostri figli, nipoti e pronipoti. Quindi, l’ozono che ci permette di ricevere segnali altrimenti impossibili, va rispettato e salvaguardato essendo un vero è proprio scudo spaziale. E non servono scienziati per capirlo. Ne va della nostra sopravvivenza. (Daniele - IV3TDM)