STRATONAV

STRATONAV (Stratospheric Navigation) è un progetto scientifico che mira a testare il sistema aeronautico di navigazione VOR (VHF Omnidirectional Range) ed a misurare la precisione delle sue misure al di sopra del volume stimato di servizio. I dati ottenuti potrebbero determinare una possibile estensione di range del sistema VOR per l’aviazione stratosferica del domani.

Il team è composto da studenti italiani di ingegneria delle Università “La Sapienza” di Roma e “Alma Mater Studiorum” di Bologna.

L’esperimento è stato selezionato per il nono ciclo del programma REXUS/BEXUS e volerà a bordo di un pallone stratosferico BEXUS nell’ottobre 2016 dall’SSC Esrange Space Center di Kiruna, in Svezia.

Che cos'è il VOR?

Radiale VORIl VOR (VHF Omnidirectional Range) è un sistema di navigazione aeronautico che trasla la vecchia idea di navigazione tramite fari marittimi nel campo delle radiofrequenze. E’ in uso dalla fine degli anni ’40 e ci sono ancora oltre 3000 stazioni di terra VOR in tutto il mondo.

Ogni stazione VOR a terra trasmette un segnale abbastanza complesso (in banda VHF), composto dall’identificativo della stazione di terra stessa, da un segnale di riferimento, che indica il Nord magnetico, e da una sinusoide la cui fase varia a seconda della direzione di trasmissione.

Esempio di navigazione Dal confronto dei segnali direzionale e di riferimento, un ricevitore è in grado di calcolare la sua radiale, che è l’angolo tra il nord magnetico e la linea congiungente il velivolo e la stazione di terra. La radiale non coincide con l’angolo di rotta (fra il vero nord e la direzione del moto del velivolo) o con il puntamento (l’heading)!

Il VOR è stato utilizzato per decenni come il sistema principale di navigazione in volo: il pilota doveva solamente spezzare la sua rotta ottimale in segmenti rettilinei tra più stazioni VOR e seguire la sequenza di radiali predeterminate sintonizzando la sua radio sulle frequenze delle stazioni a terra. Ad esempio, l’immagine sulla sinistra rappresenta una rotta “da VOR a VOR” da Roma ad Amsterdam: in questo caso, il pilota ha diviso la sua rotta in sei segmenti per raggiungere la destinazione finale.

STRATONAV: il nostro piano

A VOR panel on a commercial airliner glass cockpit

Il calcolo del volume di servizio del VOR è basato su stime sulla potenza irradiata dalle stazioni a terra ed è fortemente approssimato. L’ICAO (International Civil Aviation Organization) prescrive dei livelli di potenza emessa molto precisi ad ogni tipologia di stazione VOR, ma non dà alcuna indicazione sulla definizione del volume di servizio.

Sappiamo che un VOR per navigazione ad alta quota deve servire aeroplani civili in fase di crociera ad alta quota (anche a 10 e i 12 km di altitudine). Il servizio del VOR dovrebbe essere garantito fino a 18 km di altezza sul suolo.

Che succede dopo?

Lancio di un pallone BEXUS a Kiruna, SveziaVogliamo testare alcuni ricevitori VOR nella stratosfera, volando sul pallone BEXUS fino a 25-28 km di quota e verificare la funzionalità e la precisione del sistema VOR dal decollo alla stratosfera. L’area di lancio (Kiruna, in Svezia, 150 km a nord del Circolo Polare Artico) è servita da molte stazioni VOR e il lancio a bordo di BEXUS potrebbe significare una possibilità unica di scoprire i veri confini del volume di servizio del VOR.

Raccoglieremo i dati VOR dei ricevitori e li confronteremo con la traccia a terra GPS del pallone. Se riuscissimo a calcolare la radiale e la posizione del pallone con una precisione accettabile, l’esperimento potrebbe essere una pietra miliare per i sistemi di navigazione dell’aviazione stratosferica del futuro.

 

Timeline dell'esperimento

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