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Un giovane di 50 anni: la nuova vita del sommergibile da ricerca oceanografica Alvin

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Alvin_(DSV-2)_port_bow_view Per quanto possa sembrare incredibile abbiamo più informazioni sulla superficie di altri pianeti di quante ne abbiamo su cosa si trovi nelle profondità degli oceani. Mandare un uomo nello spazio è senz’altro complesso ma esplorare gli abissi non è da meno e, sotto molti aspetti, l’ambiente da fronteggiare è anche più aggressivo del vuoto cosmico. Enormi pressioni, basse temperature, buio, forti correnti sono solo alcuni degli ostacoli che bisogna superare per esplorare i fondali marini. Limiti fisiologici restringono la profondità alla quale un subacqueo possa spingersi; anche le tecniche più avanzate di immersione commerciale in saturazione consentono di raggiungere al massimo poche centinaia di metri, quasi nulla rispetto alle migliaia di metri dei fondali oceanici. Le alternative sono quindi usare dei robot o impiegare un sommergibile. Robot sottomarini, comunemente definiti ROV (Remotely Operated Vehicles), sono oggi ampiamente disponibili sia per scopi commerciali, come i lavori offshore, sia per finalità di ricerca.

Il loro limite è che consentono solo una tele-presenza che, seppur importante, non è del tutto equivalente ad esplorare “in persona” l’ambiente sommerso. I sommergibili sono invece principalmente il dominio delle tecnologie militari con pochissime eccezioni. I sottomarini da ricerca che possono spingersi ad esplorare le profondità oceaniche poi si contano sulle dita di una mano. Uno dei più famosi e tecnologicamente avanzati sommergibili da ricerca è l’Alvin (acronimo di Allyn Vine geofisico e pioniere delle tecnologie per l’immersione profonda) in dotazione al Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) in USA.

AlvinDiagramOfSub

Il DSV Alvin è un sommergibile di proprietà della United States Navy in uso al Woods Hole Oceanographic Institution. Il suo utilizzo principale è l’esplorazione dei fondali marini per scopi scientifici, in particolare per lo studio delle sorgenti idrotermali, o per il ritrovamento di relitti. Le dimensioni di Alvin sono 7,1 metri di lunghezza, 3,7 m di altezza e 2,6 m di larghezza, il suo peso è pari a 17 ton. La velocità massima in immersione è di circa 2 nodi anche se solitamente l’unità viaggia ad una velocità di crociera di 0,5 nodi. La durata delle immersioni non supera mai le 10 ore, tuttavia il sommergibile trasporta una riserva di ossigeno adeguata a far sopravvivere l’equipaggio fino ad un massimo di 3 giorni. La profondità massima certificata è di 4500 metri sotto il livello del mare anche se l’abitacolo è progettato per resistere sino a 5720 metri e nei test di pressione artificiale ha resistito sino all’equivalente di una profondità di 6850 metri – schema dell’Alvin

Costruito nel 1964 ha subito un completo aggiornamento dei sistemi nel 2014 con un investimento complessivo di 41 milioni di dollari, finanziato congiuntamente dalla National Science Foundation e dal WHOI. L’Alvin è in grado di operare fino alla profondità di 4500 metri ma con potenzialità di raggiungere nel prossimo futuro i 6500 metri trasportando un pilota e due ricercatori all’interno di una sfera in titanio di circa due metri di diametro e del peso di quasi cinque tonnellate con pareti spesse sette centimetri ed incorporata in un telaio completo di propulsori, luci, telecamere ad alta definizione e manipolatori. Attraverso cinque oblò del diametro di circa 20 centimetri gli scienziati potranno avere una “camera con vista”unica potendo raggiungere, in termini di profondità,  il 98% dei fondali oceanici.

Una delle maggiori sfide per la progettazione dell’Alvin è di compensare il peso complessivo del sommergibile, che supera le sedici tonnellate, in modo da renderlo maneggevole in acqua. Per questo motivo  è stato sviluppato un materiale speciale nella forma di microscopiche sfere di vetro immerse in una schiuma epossidica, creando una sostanza in grado di resistere alle enormi pressioni oceaniche ma al contempo provvedere galleggiabilità al sistema.

alvin 1

i semi-gusci che si vedono sono le parti di schiuma sintattica usate per la sfera.

La schiuma sintattica è modellata in modo da formare un guscio esterno per la sfera di titanio e una serie di pannelli attorno al telaio del sommergibile. Per motivi di sicurezza il 100% del materiale usato è stato sottoposto a rigorosi test di pressurizzazione che ne hanno confermato la resistenza ben oltre la massima profondità operativa prevista con un margine del 50%. Sempre in tema di sicurezza e ridondanza, tutti i sistemi principali del sommergibile sono duplicati con un lato di babordo ed uno di tribordo perfettamente simmetrici. Anche in caso di catastrofico cedimento di una parte dei sistemi il pilota è quindi comunque in grado di operare il sommergibile usando l’altra metà. I passeggeri sono inoltre istruiti sulle procedure di emergenza e,  nell’improbabile caso che il pilota divenga inabile, possono iniziare il processo di emersione in modo autonomo.

In caso di necessità inoltre diverse parti dell’Alvin possono essere abbandonate in mare senza compromettere l’integrità della sfera e la sopravvivenza dell’equipaggio. Propulsori, batterie, manipolatori e zavorra sono predisposti per un distacco d’emergenza in caso rimangano impigliati in strutture sul fondale, come cavi o reti, o per fornire maggiore galleggiabilità al sommergibile.

alvin recupero da nave madreAlvin è alimentato da un sistema di batterie che garantiscono fino a undici ore di autonomia in immersione; considerando che tre o quattro ore sono necessarie per la discesa e la risalita agli scienziati rimangono circa sei o sette ore di tempo di fondo per compiere le loro ricerche. Nuove batterie verranno usate nel prossimo futuro con lo scopo di aumentare l’autonomia in immersione e consentire l’uso di sistemi a più alto consumo energetico come, ad esempio, luci più potenti per riprese di alta qualità. Tra le più importanti scoperte fatte grazie all’uso dell’Alvin vi è l’identificazione, negli anni 1970, di imponenti strutture geotermiche sui fondali oceanici con colossali camini dai quali fuoriesce acqua ad altissima temperatura, oltre i quattrocento gradi Celsius, e che ospitano forme di vita uniche che si basano sull’utilizzo di composti chimici dello zolfo.

Si ipotizza che tali strutture siano all’origine della vita sulla Terra e che siano tra le principali sorgenti di minerali dell’oceano. Nel 1986 Alvin è stato usato per esplorare il relitto del Titanic che giace sui fondali dell’Atlantico del Nord a quasi quattromila metri di profondità. Un piccolo ROV, chiamato Jason, e controllato dall’equipaggio dell’Alvin è penetrato all’interno del relitto fornendo immagini uniche che ispireranno il regista James Cameron nella produzione del colossal “Titanic”.

Ad oggi l’Alvin ha completato quasi 5000 immersioni permettendo a migliaia di scienziati di fare ricerca in un ambiente altrimenti irraggiungibile. In stridente contrasto con l’alto numero di passeggeri è il ristrettissimo numero di persone qualificate come piloti; in tutta la storia dell’Alvin solo 38 uomini ed un donna hanno completato il training necessario a conquistare l’ambita poltrona di comando. Come paragone i piloti dello Space Shuttle sono stati 75.

 

Oggi l’Alvin è in piena operatività e chissà quali nuove scoperte potranno essere fatte grazie a questo “giovane di cinquanta anni” che ancora si diverte ad esplorare i fondali oceanici.

alvin 2

Alvin e il dr. Giorgio Caramanna – GeoAqua Consulting 

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