L’ennesima opportunità per il buon vecchio Langley…
Il metodo Langley (Langley method o Langley plot) è una tecnica comunemente utilizzata in diversi settori delle scienze atmosferiche per determinare il valore di una variabile geofisica tramite misurazioni di radiazione a diversi angoli di osservazione. Un esempio di applicazione è il suo utilizzo per dedurre l'irradianza solare extraterrestre (cioè all’estremità superiore dell'atmosfera) o l’opacità atmosferica (dovuta a gas, aerosol ed idrometeore), oppure per la calibrazione automatica dei radiometri (sia solari che a infrarossi/microonde).
Uno studio - coordinato dal CNR-IMAA e finanziato da EUMETSAT (European Organisation for the Exploitation of Meteorological Satellites – Organizzazione europea per la gestione dei satelliti meteorologici) propone una applicazione innovativa del metodo Langley ad un problema completamente nuovo, la verifica delle componenti a radiofrequenze dei satelliti artificiali, nella prospettiva dei test in orbita per la seconda generazione della missione EUMETSAT Polar System (EPS-SG).
Il metodo prende nome dal Prof. Samuel Pierpont Langley (22/08/1834-27/02/1906), grande fisico statunitense, astronomo, inventore nonché pioniere dell'aviazione. Tra le sue invenzioni restano memorabili l’aerodromo, in competizione con il Flyer dei più celebri fratelli Wright per la corsa al volo con pilota a bordo, ed il bolometro, uno strumento per misurare l’energia radiante, alla base della conoscenza odierna dell’energia solare che investe la Terra. Inoltre, le sue misure dell'interazione tra radiazione infrarossa e anidride carbonica sono alla base delle prime teorie sul cambiamento climatico causato dall’accumulo di CO2 in atmosfera. L’eredità del Prof. Langley è talmente imponente che uno dei più noti laboratori della NASA, Langley Research Center in Hampton (VA), è a lui dedicato.
Nel recente studio condotto da IMAA, denominato APPLES (Applicability of the Langley method for EPS-SG EIRP measurement at Svalbard), il metodo Langley viene rivisto in chiave moderna e, fatte le opportune modifiche, proposto per la verifica in orbita delle componenti a radiofrequenze dei satelliti artificiali. La dimostrazione del metodo è stata ottenuta elaborando misure di segnali radio emessi dal satellite NOAA-20 e ricevuta da una stazione alle Svalbard, riportando i risultati sulla rivista internazionale IEEE Transactions on Antenna and Propagation.
Tale studio apre la strada per la stima in orbita, indipendente e autoconsistente, dei parametri del sistema di comunicazione satellitare, applicabile sia a missioni attuali che future, come la seconda generazione di EUMETSAT Polar System in programma di lancio per il 2024.
Per informazioni
Domenico Cimini, CNR-IMAA, Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo.
Filomena Romano, CNR-IMAA, Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo.
Salvatore Larosa, CNR-IMAA, Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo.
Approfondimenti
- Cimini D., F. S. Marzano, M. Biscarini, R. Martinez Gil, P. Schlüssel, F. Concaro, M. Marchetti, M. Pasian, F. Romano, Applicability of the Langley Method for Non-Geostationary In-Orbit Satellite Effective Isotropic Radiated Power Estimation, IEEE Trans. Ant. Prop., https://doi.org/10.1109/TAP.2020.3048479, 2021.
Figura 1. Un ritratto di Samuel Pierpont Langley (22/08/1834-27/02/1906) ed il diagramma che schematizza l’adattamento del cosiddetto metodo Langley alla stima della potenza irradiata dal segmento spaziale di un ponte radio per le telecomunicazioni satellitari.
Figura 2. Mappa dell’attenuazione atmosferica a 26.7 GHz simulata da dati ERA5 su un dominio intorno alle Svalbard. La croce e la linea rossa indicano rispettivamente la posizione dell’antenna ricevente e la traccia a terra dell’orbita del satellite NOAA-20.
