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livello elementare
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ARGOMENTO: OCEANOGRAFIA
PERIODO: XXI SECOLO
AREA: STATI UNITI
parole chiave: Alvin
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Negli ultimi decenni, gli ingegneri del NOAA, National Oceanic and Atmospheric Administration, hanno sviluppato nuove tecnologie in grado di supportare le attività di ricerca negli oceani profondi, a corredo di sistemi nati nel dopoguerra che ancora solcano i mari. Per le sue ricerche si avvale della collaborazione di grandi Enti di ricerca come il Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) e del suo inossidabile sommergibile Alvin, che, come ricorderete, Giorgio Caramanna ci aveva descritto in un precedente articolo. L’interesse suscitato verso l’argomento ci ha incoraggiato a raccontare qualcosa di più su questo vecchio signore del mare.
Alvin, pur essendo di proprietà della United States Navy, viene usato dal WHOI per le sue attività di ricerca scientifica, compiendo ancora oggi tra le 150 e le 200 immersioni l’anno. un mezzo straordinario che, nella sua lunga carriera, ha trasportato oltre 14000 scienziati negli abissi di tutti i mari. Un vero record.
Qualche dato
Le sue dimensioni sono:
7,1 metri di lunghezza, 3,7 m di altezza e 2,6 m di larghezza con un peso è pari a 17 tonnellate. La velocità massima in immersione, ottenuta tramite propulsione elettrica su batterie, è di circa 2 nodi. In realtà durante le sue delicate missioni, di circa dieci ore, solitamente procede ad una velocità di 0,5 nodi con un consumo delle batterie molto basso.
In caso di emergenza l’Alvin può rilasciare l’abitacolo verso la superficie
Il sommergibile ha la possibilità, in caso di emergenza, di staccarsi da parte della struttura per riemergere. L’equipaggio ha a disposizione una riserva di ossigeno di sopravvivenza di circa tre giorni. In origine l’abitacolo interno era costituito da una sfera di acciaio del diametro di circa due metri che poteva ospitare tre persone, un pilota e due ricercatori ma, nel 1973, il metallo fu rimpiazzato col più robusto titanio, permettendo così di aumentare la massima profondità da i 5000 metri fino ad oltre 6000 metri.
La sfera era dotata di tre oblò: uno frontale per permettere al pilota di guardare in avanti e manovrare il sommergibile, due sui lati per consentire ai ricercatori di osservare il fondale. Attorno alla sfera vi era un rivestimento di fibra di vetro e schiuma per proteggere motori, componenti elettronici e batterie. La manovrabilità veniva assicurata da sei eliche di cui tre assicuravano il movimento orizzontale, due quella verticale ed uno per le rotazioni sul posto.
Dovendo operare in zone profonde, in assenza totale di luce, il mezzo fu dotato di 12 fari con lampade ad alogenuri metallici e led, con due braccia robotiche idrauliche per la raccolta dei campioni. La strumentazione del veicolo comprendeva diversi sistemi sonar, un sistema di navigazione e tracciamento basato su impulsi acustici, una bussola giroscopica, una radio VHF ed un sistema di ripresa foto/video con quattro diverse videocamere.
Ma come nacque? La storia incredibile di un signore del mare
La prima richiesta del WHOI di sviluppare un programma per la costruzione di un veicolo sottomarino in grado di esplorare i fondali fu fatta nel febbraio 1956. Nel 1962 venne emanato un bando per la costruzione del veicolo che fu vinto dalla General Mills. I primi prototipi della sfera dell’abitacolo si rivelarono però inadeguati e non superarono le simulazioni con la pressione artificiale. L’incarico di completare il progetto fu passato alla Litton Systems che concluse i lavori il 26 maggio 1964.
Allyn Vine
Il nome Alvin fu scelto in ricordo di Allyn Vine, ingegnere e ricercatore del WHOI che per primo aveva prospettato la necessità di realizzare un veicolo per l’esplorazione del fondale marino. La sfera pressurizzata, usata come abitacolo dell’Alvin, fu progettata da Raymond Pechacek Sr., vice presidente per l’ingegneria di Hahn e Clay a Houston, Texas. Bill Rainnie, ingegnere oceanografico fu reclutato nel 1961 da Allyn Vine per dirigere il programma di costruzione dell’Alvin. Erano tempi eroici in cui tutti collaboravano in tutto e Rainnie si dovette interessare non solo della progettazione ma della costruzione, collaudo e gestione di Alvin e della sua prima nave di supporto, la Lulu.
La storia della Lulu è altrettanto curiosa
I fondi erano pochi e si dovettero accontentare di un tender a catamarano realizzato a Cape Cod, utilizzando due surplus di pontili della Marina. Il nome Lulu era il nome della madre di Vine. Oggi Alvin può contare su una moderna nave oceanografica, consegnata al Woods Hole nell’aprile del 1997, l’Atlantis, con sei laboratori scientifici, sistemi di navigazione di precisione, sonar per mappatura dei fondali marini e comunicazioni satellitari. I tre verricelli della nave, le tre gru, l’officina meccanica e gli hangar specializzati sono stati progettati specificamente per supportare Alvin e altri veicoli della National Deep Submergence Facility.
Lulu e Alvin
Ma ritorniamo ai primi anni. Dopo una serie di prove all’interno del bacino del porto di Woods Hole, il 4 agosto 1964 ebbe luogo la prima immersione libera ad una profondità di soli 11 metri sotto gli occhi attenti di Rainnie che, nel 1964, sarebbe stato il primo pilota qualificato nelle prime immersioni con equipaggio. La prima immersione a grande profondità avvenne nel marzo 1965 ad Andros (Bahamas) quando il sommergibile, pilotato in remoto (ovvero senza equipaggio) si immerse fino a 2300 metri di profondità.
In tutti i mari
Tante le sue missioni. Il 17 marzo 1966 Alvin venne addirittura impiegato per localizzare una bomba all’idrogeno dispersa in mare a seguito di un incidente aereo davanti alle coste di Palomares in Spagna. La storia, che ha dell’incredibile, la abbiamo raccontata in questo articolo.
in volo per la Spagna
Le sperimentazioni per migliorare il veicolo subacqueo si alternarono, non senza inconvenienti, alle prime missioni. Nel 1968, i cavi di sostegno della culla di Alvin si ruppero ed il sommergibile scivolò in ‘acqua, affondando a 5.000 piedi di profondità. Per fortuna l’equipaggio fece giusto in tempo a fuoriuscire dal mezzo. Fu sempre l’inossidabile Rainnie a convincere la Marina che Alvin doveva essere recuperato e guidò le operazioni per recuperare, ristrutturare e riportare in linea il sottomarino per la scienza nel settembre del 1969, con l’ausilio del sottomarino Aluminaut e della nave di ricerca della Marina Mizar che trovarono e riportarono a galla Alvin.
Nel 1974, nell’ambito del progetto F.A.M.O.U.S. (French-American Mid-Ocean Undersea Study), in collaborazione con i sommergibili francesi Cyana e Archimede, eseguì una serie di dettagliati rilevamenti fotografici della dorsale medio atlantica. National Geographic pubblicò un articolo sul Progetto nel numero di maggio 1975 issue, a frma di due scienziati del WHOI che sarebbero poi diventati famosi: Bob Ballard e Jim Heirtzler. In quella spedizione sulla dorsale atlantica non furono però osservate le sorgenti termali che rappresentano ancor oggi la maggiore scoperta del team di Alvin. Si dovette aspettare la spedizione del 1977 al Galapagos Rift quando, in uno scenario senza tempo, furono scoperti quei strani camini idrotermali, i black smoker, e le creature che vi vivevano intorno.
Una scoperta straordinaria
Nel 1977 nel corso di una spedizione del NOAA, i ricercatori esplorarono il fondale delle isole Galápagos documentando per la prima volta la presenza di sorgenti idrotermali, detti black smoker, nei pressi del vulcano sottomarino Eifuku, nella Fossa delle Marianne. Questi camini idrotermali si generano in zone in cui le placche tettoniche si stanno allontanando dai centri di diffusione, nelle dorsali oceaniche e nei punti caldi, emettendo acqua ad alta temperatura riscaldata geotermicamente e ricca di bario, calcio, silicio e diossido.
la vita intorno ai black smoker
Le sorgenti termali sono molto comuni sulla superficie terrestre ed includono le fumarole ed i geyser. Gli scienziati scoprirono che queste strutture similari a quelle sulla terra, potevano ospitare delle comunità biologiche complesse alimentate dai prodotti chimici disciolti nelle acque espulse dai camini. Venivano generati dei batteri chemiosintetici che diventavano la base della catena alimentare di quell’ecosistema, fornendo alimentazione a diversi organismi marini inclusi vermi, bivalvi, patelle e gamberetti. Una scoperta dell’altro mondo.
Anche su questa scoperta ne abbiamo parlato in un articolo sulla nascita della vita negli oceani. L’esistenza di vita in queste condizioni estreme fa ipotizzare che fenomeni simili possano esistere anche su alcune lune di Giove (Europa e Encelado) e forse anche su Marte. Fu proprio grazie a questa scoperta che Alvin venne in seguito lungamente impiegato nello studio delle sorgenti idrotermali.
Nel 1986 Alvin fu utilizzato dal Robert Ballard per esplorare il relitto del RMS Titanic, il transatlantico affondato nell’Oceano Atlantico Settentrionale nel 1912, immergendosi sino alla profondità di quasi 3.800 metri e realizzando per la prima volta in assoluto una raccolta dettagliata di foto e video del celebre transatlantico adagiato sul fondale.
il ritrovamento dello USS Scorpion visto dal grande oblò dell’Alvin
Nello stesso anno il medesimo team di ricercatori di Ballard utilizzò il sommergibile Alvin per localizzare ed ispezionare i resti dello U.S.S. Scorpion, un sottomarino armato con siluri a testata nucleare affondato per un incidente al largo delle isole Azzorre nel 1968.
Un nuovo veicolo o un veicolo rinnovato?
Sebbene nei primi anni del terzo millennio il WHOI fosse intenzionato a dismettere il veicolo per sostituirlo con uno nuovo, le eccessive spese prospettate fecero optare per un upgrade del sistema esistente da compiersi in due fasi per contenere i costi. Nel 2008 fu avviato un progetto per aumentare la capacità di trasporto del veicolo, ampliando il ristretto spazio per l’equipaggio, e per aumentare la profondità raggiungibile sino a 6500 metri.
Le richieste del mezzo aumentarono e, nel 2010, fu impiegato per esaminare il fondale del Golfo del Messico a seguito del disastro ambientale della piattaforma petrolifera Deepwater Horizon. Come ricorderete, a seguito di un terribile incidente, avvenuto al pozzo Macondo, milioni di barili di petrolio si riversarono sulle acque di fronte alla Louisiana, Mississippi, Alabama e Florida, ed una frazione più pesante di petrolio formò grossi ammassi sul fondale marino. Fu senza dubbio il disastro ambientale più grave della storia americana, avendo superato di oltre dieci volte per entità quello della petroliera Exxon Valdez del 1989. Il 3 agosto 2010 iniziò l’operazione Static Kill, per chiudere definitivamente il pozzo mediante un’iniezione di fango e cemento attraverso i pozzi sussidiari. Il supporto dell’Alvin nell’operazione fu importante e permise di valutare i danni provocati alla flora e alla fauna sottomarina a causa del versamento degli idrocarburi.
Di fatto fu la sua ultima missione prima delle nuove modifiche che hanno ora aumentato il numero degli oblò (da tre a cinque), sostituta la vecchia sfera creando un abitacolo di maggiori dimensioni con migliore abitabilità e nuovi sistemi di controllo della navigazione e di comando. I lavori di aggiornamento, del valore di 40 milioni di dollari, riguardarono anche l’impianto di illuminazione esterna ed un nuovo impianto video ad alta definizione. Finalmente, nel gennaio 2014, terminati i lavori di ammodernamento, Alvin fu in grado di ricominciare la sua attività scientifica. La sua prima nuova missione fu lo studio nel Golfo del Messico delle colonie profonde di coralli. Al fine di migliorare la capacità di campionamento fu integrato l’ausilio di veicoli autonomi, come il Sentry. Un’innovazione che consente ora ad Alvin di estendere il suo braccio operativo.
Alvin continua la sua vita operativa da “quasi sessantenne” ma non li dimostra
Dall’avvento di Alvin, altri sottomarini con equipaggio umano sono stati costruiti e utilizzati con successo per esplorare il profondo fondale oceanico. Lo Shinkai 6500, un sottomarino di ricerca giapponese costruito nel 1989, dichiara che può lavorare a profondità fino a 6.400 m. Gli Stati Uniti e il Giappone stanno sviluppando sistemi sommergibili di ricerca che saranno in grado di esplorare il punto più profondo del fondale oceanico: il Challenger Deep da 10.920 metri all’estremità meridionale della Fossa delle Marianne al largo delle Isole Marianne. Un sogno che si è realizzato proprio nel 2019.
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ammiraglio della Marina Militare Italiana (riserva), è laureato in Scienze Marittime della Difesa presso l’Università di Pisa ed in Scienze Politiche cum laude all’Università di Trieste. Analista di Maritime Security, collabora con numerosi Centri di studi e analisi geopolitici italiani ed internazionali. È docente di cartografia e geodesia applicata ai rilievi in mare presso l’I.S.S.D.. Nel 2019, ha ricevuto il Tridente d’oro dell’Accademia delle Scienze e Tecniche Subacquee per la divulgazione della cultura del mare. Fa parte del Comitato scientifico della Fondazione Atlantide e della Scuola internazionale Subacquei scientifici (ISSD – AIOSS).
