Drone

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Un RQ-1 Predator
Il satellite artificiale Skylab
L'ATV-003 Edoardo Amaldi si prepara all'aggancio con la ISS. 28 marzo 2012.
La navetta Dragon è in avvicinamento alla ISS.
La navetta Cygnus è agganciata alla ISS.

Un aeromobile a pilotaggio remoto[1][2][3][4] o APR[1], conosciuto internazionalmente come remotely piloted air system (RPAS)[5] e precedentemente come UAV, acronimo del nome inglese unmanned aerial vehicle che tradotto letteralmente significa veicolo aereo senza pilota (autonomo o pilotato a distanza), è il termine con cui si definisce la categoria di veicoli che volano senza l'ausilio di un pilota a bordo. Vengono talvolta anche chiamati impropriamente droni, italianizzando la parola inglese drone che significa "ronzio" per via del rumore prodotto.

Questi mezzi possono essere completamente automatizzati (cioè seguire un profilo di volo pre-programmato) o essere telecomandati a distanza da una stazione fissa o mobile.

A lungo i droni sono stati considerati solo un sistema di addestramento per piloti o utilizzati come operatori di batterie antiaeree e operatori radar. Con l'evolversi delle tecnologie implementate hanno fatto la loro comparsa anche i cosiddetti APR tattici, aerei senza pilota con strumenti di ELINT (Electronic Intelligence) e macchine fotografiche o telecamere per il controllo del territorio (UAVP, Universal Aerial Video Platform).

Nello spazio i droni sono chiamati satelliti e sonde interplanetarie. Con il termine satellite artificiale si possono intendere tutti gli oggetti orbitanti intorno ad un corpo celeste che sono stati posti volutamente nell'orbita desiderata con mezzi tecnologici e con varie finalità a supporto di necessità umane (servizi o indagini/monitoraggio scientifico-ambientali). L'insieme di più satelliti artificiali adibiti ad uno stesso scopo forma una costellazione o flotta di satelliti artificiali.

Una sonda spaziale è una piccola navicella spaziale senza equipaggio, carica di strumenti di osservazione, in parte autonoma, e con a bordo il minimo indispensabile dei motori e carburante necessario per svolgere la sua missione.

Una sonda spaziale è un'astronave che generalmente viaggia verso pianeti esterni e principalmente è un veicolo esplorativo, mentre un satellite artificiale è un'astronave che si limita a girare attorno alla Terra.

Indice

In Italia

L'Italia fin dalla fine degli anni sessanta cercò di sviluppare questo tipo di velivoli. Il primo vero drone impiegato dall'Esercito Italiano fu il CL-89 o AN USD 501, in codice NATO, prodotto dalla Canadair, che è stato in servizio fino al 2000, presso il 13º GRACO in Verona prima e presso il 41º Gruppo specialisti artiglieria "Cordenons" a Casarsa (PN) successivamente. L'Aeronautica ha poi sviluppato il Mirach 20 (1985-2002), velivolo ad ala fissa con telecamera e raggio d'azione di 120 km prodotto dalla PAI di San Diego (California) dopo la progettazione fatta in Italia dalla Meteor CAE, diventata successivamente Galileo Avionica.

Successivamente lo sviluppo degli APR è continuato con i pre-prototipi dei sistemi Mirach 26 e Mirach 150, sfortunatamente mai giunti alla produzione in serie e mai impiegati operativamente. Dal 2002 ed in particolare con il 2004 in Italia la problematica diventò più sensibile e l'Esercito acquistò il sistema della classe "Small" FQM 151A POINTER e l'Aeronautica si approvvigionò con il velivolo RQ-1 Predator costruito dalla General Atomics. L'anno successivo l'Esercito si ammodernò con il RAVEN RQ 1A e successivamente con il RAVEN RQ 1B.

Tutti sistemi SUAV (o della classe Mini, in base al tipo di categorizzazione) prodotti dall'AeroVironment Inc. di Simi Valley in California. L'industria italiana attraverso la Meteor CAE (1947 l'anno di fondazione) è stata pioniera per quanto riguarda prima gli aereo\bersaglio e successivamente per i velivoli da "osservazione del campo di battaglia" - adesso UAV, una volta RPV (Remote Pilot Vehicle) - ed è stata sempre concorrente alla pari, ed in alcuni eclatanti casi, superiore nel confronto dell' industria USA ed Israeliana. Il know-how che si è sviluppato ha permesso l'ingresso in questo mercato di varie ditte, anche di piccole dimensione ma in forte sviluppo, come per esempio UTRI di Muggia (TS), proponendo diversi tipi di sistemi.

Tuttora nel mondo non esiste una chiara categorizzazione degli APR, che, anche nel settore dei loro cugini più grandi quelli degli aerei da caccia e da trasporto, vedranno nel prossimo futuro l'ingresso in servizio dei velivoli inanimati, soppiantando, probabilmente a poco a poco, quelli pilotati.

I sistemi recenti prevedono la possibilità di rifornire il mezzo in volo, come sperimentato già nel 2008 dall'Alenia Aeronautica Sky-X[6]. Anche negli Stati Uniti, nel 2009, sono state effettuate prove similari[7].

Utilizzi bellici

I droni Predator sono stati impiegati in Afghanistan e in Pakistan dal 2001, nella Striscia di Gaza nel 2008 e in Libia nel 2011 per attaccare le forze di Muammar Gheddafi e per proteggere i ribelli.

Utilizzi non bellici

Controllo frontiere, guerra ai narcotrafficanti

Gli Stati Uniti nel 2011 hanno iniziato una collaborazione col Messico per arginare il fenomeno dell'immigrazione clandestina e del traffico di sostanze stupefacenti attraverso il loro confine. L'esercito americano ha iniziato ad impiegare i propri aeromobili a pilotaggio remoto nei cieli del Paese vicino in seguito all'uccisione dell'agente dell'immigrazione Jaime Zapata, freddato da alcuni uomini armati nel Nord del Messico il 15 febbraio 2011. Le azioni congiunte USA-Messico sono state definite dai due presidenti Obama e Felipe Calderon, con la finalità di adottare una strategia aggressiva per mettere fine all'escalation di violenza dei trafficanti di droga (negli ultimi anni questa "guerra" silenziosa ha causato circa 34000 vittime). Gli APR verranno impiegati per segnalare i movimenti e la forza numerica dei narcotrafficanti, informazioni che vengono subito comunicate agli agenti sul territorio. Volano a 18000 metri d'altezza, praticamente invisibili da terra, e in un solo giorno possono controllare minuziosamente un'area di circa 100000 chilometri quadrati.[8]

Monitoraggio nel disastro di Fukushima Dai-ichi

Gli aeromobili americani Global Hawk hanno sorvolato la Centrale nucleare di Fukushima Dai-ichi, in Giappone, addentrandosi nella zona vietata ("no go zone"), col fine di monitorare i reattori dopo le esplosioni causate dal terremoto del Tōhoku del 2011, scattando anche foto con i sensori a infrarossi[9]. L'alta radioattività rendeva infatti impossibile l'avvicinamento degli esseri umani.

Alcuni APR

Membri dell'equipaggio recuperano un RQ-2 Pioneer a bordo della USS Iowa (BB-61).
Il Bell Eagle Eye con la sua autonomia di 6 ore e i suoi 360 km/h di velocità fornisce anche ad unità con un ridotto ponte di volo la possibilità di disporre di un ricognitore

Nei media

L'APR è presente anche in vari film o telefilm, come 24 (come arma per la lotta ai terroristi), Stargate SG-1, Transformers - La vendetta del caduto e Eagle Eye, nonché i videogiochi: Call of Duty 4 Modern Warfare, Call of Duty Modern Warfare 2, Call of Duty Black Ops, Medal of Honor, Bad Company 2 (qui sottoforma di elicottero).

Suddivisione

Monitoraggio degli incendi tramite satellite.

I satelliti artificiali si possono suddividere in:

I satelliti applicativi si possono ulteriormente suddividere in:

Inoltre sono caratterizzati in base all'orbita che percorrono. Le orbite principali sono: orbita polare, orbita equatoriale, orbita geostazionaria, orbita terrestre bassa, orbita terrestre media.

Movimento dei satelliti

Costellazione satelliti GPS.
Un satellite in orbita.

Lo studio del moto dei corpi nello spazio, specie artificiali, è oggetto dell'astrodinamica. Il moto o traiettoria di un corpo nello spazio, compresi quindi i satelliti, è detta orbita. Per i satelliti artificiali, così come per quelli naturali, valgono delle regole atte a calcolare la loro velocità. Tuttavia, per la semplificazione dei calcoli, sono presi in considerazione i seguenti punti:

Un satellite che gira attorno alla terra è soggetto alla forza di attrazione di gravità che cerca di farlo precipitare sulla terra, e alla forza centrifuga che cerca di farlo allontanare.

Per le leggi del moto circolare uniforme, è noto che la forza centrifuga è data dalla formula:

Sa1.JPG

e ancora, per la legge di gravitazione universale, la forza di attrazione gravitazionale tra due masse m1 e m2 si calcola con la formula:

Sa2.JPG

Tuttavia, per creare una situazione di equilibrio, cioè fare in modo che il satellite ruoti attorno ad un corpo e non precipiti su di esso, la forza centrifuga dev'essere uguale alla forza di gravitazione: FC=FG

Quindi ci è possibile eguagliare le due espressioni precedentemente citate:

Sa3.JPG

dove:

è possibile semplificare l'espressione, omettendo m:

Sa4.JPG

risolvendo l'equazione, ossia moltiplicando i membri per r, si trova il valore della velocità del satellite:

Sa5.JPG

sapendo inoltre che il periodo, nel moto circolare uniforme, vale 2πr/v, si potrà calcolare quello di un satellite dividendo 2πr per la sua velocità.

Anche i satelliti geostazionari non sono perfettamente fermi rispetto al moto della Terra, ma a causa dell'influenza gravitazionale degli altri corpi celesti come Luna, Sole ed altri pianeti oscillano nello loro posizione e sono dunque necessarie manovre correttive comandate dalla Terra e perfettamente automatizzate che rendono a loro volta necessaria a bordo del satellite la presenza di più motori a reazione, uno per ciascuna direzione di moto alimentati da carburante. Al cessare del carburante a bordo cessa di fatto la vita operativa del satellite ed esso si disperde in una nuova orbita rispetto a quella originaria diventando parte della cosiddetta "spazzatura spaziale" oppure ricade sulla superficie terrestre.

Struttura e dotazione di un satellite

Il nucleo principale del satellite che svolge le funzioni per cui esso è stato posto in orbita è detto carico utile mentre per la trasmissione/ricezione dei dati da e verso il suolo terrestre sono necessarie una o più antenne. Come accessori indispensabili di funzionamento oltre ai motori e al carburante per manovrarlo a piacimento, il satellite artificiale possiede dei pannelli fotovoltaici, opportunamente dimensionati e regolati costantemente verso la radiazione solare tramite sistemi ad inseguimento solare, necessari per fornire l'energia elettrica per le funzionalità di elaborazione e/o trasmissione a Terra dei dati da parte dei componenti elettronici deputati a tal fine.

Disturbi sui satelliti

L'elettronica di bordo dei satelliti artificiali è disturbata e a volte danneggiata:

A questi fattori di rischio si aggiunge anche il rischio connesso alla spazzatura spaziale che orbita intorno alla Terra la cui collisione con il satellite è potenzialmente in grado di danneggiare l'involucro esterno del satellite, gli organi di dotazione quali pannelli solari e motori fin anche al carico utile. A questo problema si ovvia modificando temporaneamente, se possibile, l'orbita del satellite in previsione di un eventuale collisione comandandolo dalla Terra.

Costi

Spesso l'uso di un satellite si rende necessario per compiere studi, rilevazioni, trasmissioni dati e servizi che altrimenti effettuati direttamente a Terra con sistemi terrestri richiederebbero costi sensibilmente maggiori. Il costo complessivo di un satellite è comunque elevato e rappresentato dal costo di progettazione e realizzazione del cosiddetto carico utile, dal costo della strumentazione accessoria per far funzionare al meglio il satellite (motori, pannelli, involucro) e dal costo per il lancio che è una funzione diretta del peso da trasportare in orbita (si parla comunemente di costi per Kg di peso) e della quota di orbita. Una parte cospicua del costo di lancio o messa in orbita è rappresentata dal razzo vettore e dal suo carburante. Vi è, inoltre, il costo assicurativo per un parziale recupero del danno provocato dal fallimento del lancio o da una mancata riuscita del posizionamento nell'orbita desiderata.

Sonde spaziali

Una tipica sonda spaziale consiste generalmente di un blocco di metallo alto qualche metro, completamente coperto da antenne, telecamere, bracci mobili, ecc. Ad un'estremità domina un'antenna parabolica utilizzata per comunicare con la Terra, dall'altra l'ugello di uscita del motore principale. I motori sono utilizzati sia per cambiare la velocità della sonda, per eventuali manovre come l'inserzione in orbita attorno ad un pianeta, sia per controllare l'assetto della sonda, ovvero il suo orientamento nelle tre dimensioni. Spesso la sonda è coperta da un foglio metallico riflettente, che ha lo scopo di riflettere i raggi solari che altrimenti la surriscalderebbero.

Se la missione della sonda è prevista con lo scopo di esplorare corpi del sistema solare interno, sarà fornita di grandi pannelli solari utili per produrre elettricità. Se invece lo scopo è l'esplorazione di corpi celesti del sistema solare esterni, la sonda sarà fornita di alcune batterie, generalmente nucleari che sfruttano il decadimento radioattivo di sostanze quali il plutonio. (vedi RTG).

Le missioni delle sonde possono prevedere dei sorvoli ad alta velocità (flyby), oppure l'inserzione in orbita attorno al corpo celeste (la sonda è quindi detta orbiter), e a volte l'atterraggio della sonda o di parte di essa (lander), se non addirittura il ritorno a Terra con campioni di roccia a bordo (per adesso, solo alcune sonde sovietiche che hanno visitato la Luna, e alcune missioni in corso verso le comete). Le ultime tecniche sono molto più redditizie dal punto di vista scientifico, ma anche molto più complesse e costose. Un compromesso a volte usato è quello di mandare una specie di proiettile (penetrator) a schiantarsi sull'oggetto, mentre la sonda analizza la polvere così sollevata.

Una sonda non è in grado di alzarsi da sola in volo, ed è quindi lanciata per mezzo di un razzo vettore che la sgancia nella traiettoria iniziale desiderata. Tale traiettoria è stata calcolata dai controllori di volo in modo che, muovendosi solo grazie alla propria inerzia e all'influenza della gravità dei vari oggetti del sistema solare, essa arrivi a destinazione utilizzando il minimo di propellente necessario.

Le distanze tipiche a cui operano le sonde spaziali (centinaia di milioni di chilometri, o anche vari miliardi) rendono problematiche le comunicazioni con la Terra. Un'apposita rete di radiotelescopi, il Deep Space Network, è dedicata alla comunicazione con le varie sonde sparse per il sistema solare. La tendenza recente è quella di rendere le sonde sempre più autonome e in grado di prendere decisioni, in modo da ridurre il tempo necessario per le comunicazioni ed essere in grado di reagire velocemente, invece di aspettare le ore che occorrono ai segnali radio per giungere a Terra.

Sonde spaziali sono state lanciate dalla NASA, dalla Russia, dall'ESA (Agenzia Spaziale Europea), e in misura minore dalle Agenzie canadese, giapponese, cinese ed indiana.

In ufologia

Si pensa siano droni controllati dagli Arturiani le sfere di luce che fanno i cerchi nel grano. Anche degli EBANI, i foo fighter e alcuni USO si pensa possano essere droni.

Note

  1. 1,0 1,1 Legge 14 luglio 2004, n. 178, "Disposizioni in materia di aeromobili a pilotaggio remoto delle Forze armate" dove si stabilisce che Per aeromobile a pilotaggio remoto, di seguito denominato «APR», si intende un mezzo aereo pilotato da un equipaggio che opera da una stazione remota di comando e controllo.
  2. Cfr. l'art. 8 del decreto legislativo 15 marzo 2006, n. 151.
  3. Decreto del ministro della difesa del 23 giugno 2006. "Individuazione degli aeromobili a pilotaggio remoto (APR), adottato ai sensi del 2° comma dell'articolo 743 del Codice della navigazione, come sostituito dall'articolo 8 del decreto legislativo 15 marzo 2006, n. 151.
  4. Cfr. la "nozione" data all'art. 246 della legge n.66 del 15 marzo 2010.
  5. Template:En Cfr. la scheda sul Remotely Piloted Air System del sito ufficiale della Royal Air Force
  6. Template:Cita web
  7. Template:Cita web
  8. Articolo che riporta la notizia sul sito del quotidiano La Stampa.
  9. Articolo che riporta la notizia sul sito del quotidiano La Stampa.
  10. http://www.vectorsite.net/twuav_10.html#m2
  11. 11,0 11,1 http://www.olive-drab.com/idphoto/id_photos_uav_rq2.php

Bibliografia

Voci correlate

Collegamenti esterni

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