Il DTI in volo con il progetto CompSedMars
17 giugno 2020
Federica Trudu racconta la particolare esperienza vissuta nell’ambito del progetto Computer Modelling Sedimentation on Mars (CompSedMars) che l'ha portata ad effettuare degli esperimenti a gravità ridotta con un aereo “zero gravity” partito dall'aeroporto militare di Dübendorf.

16 parabole sul Mar Mediterraneo e una serie di esprimenti emozionanti sia dal profilo scientifico, sia dal punto di vista personale. È il racconto di Federica Trudu, Docente e ricercatrice presso il Dipartimento tecnologie innovative che partecipa al progetto CompSedMars condotto da SUPSI in collaborazione con il gruppo di ricerca di Geografia Fisica dell’Università di Basilea.

Ci puoi descrivere brevemente il progetto? In cosa consiste? Quali sono gli obiettivi?

Il progetto CompSedMars (Computer Sedimentation Modelling on Mars) nasce dall’esigenza di studiare in dettaglio il movimento di materiale sedimentario causato da agenti atmosferici come l’acqua e il vento, in particolare sulla superficie del pianeta Marte. Le rocce sedimentarie “ci raccontano” infatti la storia dell’ambiente di un pianeta, ed è di vitale importanza interpretarle correttamente per la ricerca d’acqua o di eventuali forme di vita passate. Gli attuali modelli matematici utilizzati per il calcolo di alcune importanti grandezze fisiche che caratterizzano i depositi di materiale sedimentario, come ad esempio la velocità di sedimentazione, conducono a dei valori errati quando il valore dell’accelerazione di gravità è diversa da quella terrestre. Il progetto consiste nella raccolta di dati in ambienti che riproducano il più fedelmente possibile le condizioni di gravità ridotte e, a partire da questi dati, la formulazione di un modello matematico affidabile, in grado di descrivere correttamente la dinamica del flusso attorno alle particelle solide e che abbia una validità generale. I risultati di questo progetto sono rilevanti per comprendere i processi di sedimentazione sulla Terra e per interpretare correttamente le immagini delle formazioni rocciose su Marte.

Come funziona la collaborazione con l’Università di Basilea?

CompSedMars è un progetto di collaborazione tra la il Dipartimento tecnologie innovative della SUPSI e il gruppo di ricerca di Geografia Fisica guidato dal Prof. Klaus Kuhn dell’Università di Basilea.
Il gruppo di ricerca dell’Università di Basilea è un gruppo sperimentale che si occupa di diverse tematiche legate allo studio del territorio e dei cambiamenti climatici. Una di queste tematiche è legata alle formazioni rocciose del pianeta Marte. Il prof. Kuhn fa infatti parte del team scientifico che si occupa di calibrare e testare la telecamera ad alta risoluzione CLUPI, a bordo della rover Rosalind Franklin dell’ESA (Agenzia Spaziale Europea) che verrà mandata su Marte con lo scopo di analizzarne, fra le altre cose, il materiale sedimentario di superficie. Il gruppo di Basilea ha sviluppato un apparato sperimentale che consiste in contenitori d’acqua nei quali viene rilasciato del materiale sedimentario. Per studiare la sedimentazione in condizioni di gravità ridotta il modo più veloce ed efficace è condurre gli esperimenti durante un volo parabolico. Un volo parabolico non è altro che un volo in caduta libera a bordo di una aereo speciale “Zero G” (zero gravity) che simulano la microgravità e anche l’ipergravità. Il volo è detto così perché la traiettoria seguita dall’aereo durante la caduta libera è proprio una parabola. Durante un volo parabolico si effettuano diverse parabole, in modo da poter avere diversi set di dati e diverse repliche. Io e Klaus Kuhn abbiamo raccolto i dati in condizioni di ipergravità, gravità marziana e lunare durante la campagna “4th Swiss Parabolic Flight”, che si è svolta presso l’aeroporto militare di Dübendorf, Zurigo, dal 9 all’11 giugno 2020. Il volo ha effettuato in totale 16 parabole, di cui 2 a gravità marziana, una gravità lunare e le altre a gravità zero. Il mio compito come fisico e scienziato computazionale è quello di formulare un modello matematico coerente con i dati sperimentali raccolti e di utilizzare le simulazioni al computer per riprodurre la sedimentazione e predire la velocità di sedimentazione corretta. La raccolta preliminare di questi dati verrà usata per scrivere un progetto di ricerca che verrà inoltrato al Fondo Nazionale Svizzero.

Come valuti questa esperienza sul piano personale?

Il progetto mi sta dando l’occasione di lavorare in un gruppo pluridisciplinare ed ampliare le mie competenze non solo come fisico computazionale ma come scienziata in generale. È un’occasione unica per combinare il lavoro teorico computazionale con la pratica in un laboratorio così esclusivo come quello a bordo di un aereo che effettua voli parabolici a gravità ridotta. Quando si è delineata la possibilità di partecipare ai voli parabolici non ho esitato e ho detto subito che avrei partecipato. Poi, quando è subentrata la pandemia, ho temuto che il volo sarebbe stato cancellato. Tuttavia l’agenzia francese Novespace, responsabile dei voli, e l’Università di Zurigo hanno predisposto tutto affinché il volo si potesse svolgere in completa sicurezza. L’unica altra grande incertezza riguardava le previsioni del tempo, tutt’altro che favorevoli, ma alla fine è andato tutto bene e siamo partiti. È stato molto emozionante poter partecipare ad esperimenti scientifici di così alto livello. Prima del volo ero molto nervosa, non sapevo come il mio corpo avrebbe reagito all’ipergravità e alla gravità ridotta. Temevo soprattutto di non poter portare a termine gli esperimenti, sapevo che poteva succedere. Poi, una volta fatta la prima parabola e visto che sia la mia mente che il mio corpo reagivano bene, mi sono goduta la sensazione del volo a gravità ridotta e sono rimasta comunque concentrata per poter fare gli esperimenti. È stata un’esperienza molto emozionante, impegnativa, stancante e assolutamente unica. Ho sperimentato per 22 secondi e per ben 13 volte la sensazione che provano gli astronauti sulla Stazione Spaziale Internazionale e ora posso dire di essere una ZeroG-nauta!

In che modo questa esperienza è legata al tuo ruolo e alla tua attività in SUPSI?

Come ricercatrice, l’esperienza legata ai voli parabolici è molto arricchente. In totale si sono svolti 8 esperimenti, compreso il nostro, ed è stato molto bello scambiare idee con altri ricercatori che hanno condotto i loro esperimenti nel campo dell’astrofisica, della medicina aerospaziale, dell’ingegneria. È una fonte di ispirazione ed è anche un’occasione per acquisire una rete di conoscenze con cui è possibile collaborare in futuro. Come docente, mi auguro che qualcuno dei miei studenti possa fare un’esperienza di questo tipo. Un gruppo di studenti dell’università di Zurigo ha raccolto dati per la tesi di master, non ho dubbi che un’esperienza di questo tipo rappresenti una tappa significativa lungo il percorso delle loro professioni future.

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