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Cultura

Stelle e satelliti, i segreti della navigazione

Dalla filosofia del viaggio in mare al Gps: l'opera imponente di Mario Vultaggio, docente dell'Università Parthenope 


di Silvestro Sannino - DL News 

 

Il professor Mario Vultaggio, ordinario emerito di Navigazione presso la Facoltà di Scienze e Tecnologie della Università Parthenope, già Istituto Universitario Navale, ha sintetizzato la sua esperienza scientifica e didattica in un'opera imponente, dal titolo Navigazione (Natan Edizioni), composta da tre volumi per circa 1500 pagine complessive. Il libro ha un taglio accademico e spesso deve far uso di strumenti matematici impegnativi; tuttavia, a parte alcuni aspetti di natura tipica dei vari temi esaminati, esso è accessibile al lettore con un'istruzione di livello di scuola secondaria superiore, ad esempio del tipo tecnico nautica. E' un'opera unica per ampiezza e completezza della materia trattata e non trova riscontri nella geografia mondiale della letteratura specifica. L'impostazione richiama per grandi linee quella classica della Scuola di Giuseppe Simeon e si può comparare con un'altra notevole opera di tale Scuola, quella di Aniello Russo, in cinque volumi e dal medesimo titolo Navigazione, e quasi della stessa dimensione. La Navigazione di Russo, pubblicata nel 2002 per volontà dell'armatore Cap. Michele D'Amato, risulta più ortodossa, più aderente ai canoni classici dello stile Simeon; e però la Navigazione di Mario Vultaggio riesce aggiornata e completa sulle più recenti tecniche di navigazione, senza trascurare anche aspetti pratici e operativi. In questo denota la personalità dell'autore che ha al suo attivo  esperienze giovanili di ufficiale di marina mercantile e partecipazione a campagne di ricerca in mare, tra cui alcune in Antartide.

 

Il semplice elenco degli argomenti trattati richiederebbe uno spazio non breve e privo di utili indicazioni; per una comprensione dei reali contenuti dell'opera conviene partire dal significato che l'autore conferisce al termine di Navigazione, cioè "il processo di trasferimento di un mobile in uno spazio geofisico in condizioni di sicurezza ed economia compatibili con le motivazioni dell'azione". Una tale ottica epistemologica risulta compatibile con quella da me assunta nella Storia della Navigazione e quindi proiettata in una visione non solo attuale, sincronica del processo navigatorio ma anche sul piano diacronico e culturale. Inoltre la dimensione filosofica di una tale navigazione si accorda bene con la funzione ad essa assegnata da Dante nel Convivio, cioè volta a "raggiungere il desiderato porto per salutevole via". E qui le destinazioni possono estendersi dalla Terra a luoghi spaziali extraterrestri, come pure a traguardi simbolici, virtuali della comunicazione e dell'informazione senza escludere ogni possibile speculazione astratta del pensiero umano.

 
L'identificazione dello spazio geofisico terrestre richiede la conoscenza della forma e delle dimensioni della Terra sulla quale stabilire i riferimenti geografici, le curve geometriche di interesse nautico, in primo luogo lossodromia e ortodromia, e le loro rappresentazioni cartografiche, sia nell'ipotesi della Terra sferica sia per una sua forma ellissoidica. Viene quindi affrontato il problema dell'orientamento e l'azione dei disturbi sul moto del mobile dovuti al vento ed alle correnti. La conoscenza della posizione del mobile sulla traiettoria prescelta richiede l'osservazione di parametri geometrici e/o fisici e la loro elaborazione matematica secondo metodi e soluzioni praticabili e convenienti. Tali operazioni richiedono altresì la conoscenza delle maree e delle correnti di marea, i cui effetti sono molto sensibili in determinate regioni. Lo studio degli strumenti che consentono di seguire determinate direzioni, vale a dire la bussola magnetica, la bussola giroscopica ed altri sensori utili forniti dalla tecnologia completano il primo volume in un'analisi da ritenersi completa e bilanciata.

 

Il secondo volume è dedicato alla radionavigazione a cominciare dal primo sistema in ordine temporale vale a dire il radiogoniometro ed il suo impiego nautico. L'autore riporta i vari metodi di riduzione dei luoghi di posizione, ormai di interesse esclusivamente storico. Viene quindi affrontato lo studio del radar, delle sue caratteristiche, delle sue prestazioni e dei suoi limiti, sia come strumento di navigazione sia come ausilio per evitare le collisioni in mare. Un cenno al filtraggio statistico dei dati radar consente di introdurre delle tecniche oggi di largo impiego nella navigazione che tende a integrare e ottimizzare dati provenienti da diversi sensori e sistemi. Al radar seguono i sistemi classici di navigazione iperbolica e le loro varianti evolutive. I connessi problemi del calcolo dei reticolati iperbolici impongono lo studio delle linee geodetiche sugli ellissoidi di riferimenti che si vanno affinando in modo continuo nei loro parametri geometrici. Viene quindi affrontato il problema della carta elettronica, le soluzioni tecniche proposte ed i limiti operativi.

 

I servizi del traffico marino VTS (Vessel Traffic Services) vengono analizzati nella loro evoluzione storica, negli approcci di ingegneria del traffico e nei problemi di gestione non esclusi quelli di ordine politico ed economico. Il sistema GMDSS (Global Maritime Distress and Safety Systems) viene pure visto nella sua evoluzione e nello stato attuale evidenziando potenzialità e problemi in attesa di migliori soluzioni ai fini della ricerca e salvataggio in mare (SAR – Search and Rescue). L'ultima parte del secondo volume viene dedicata ad alcune speciali forme di controllo e posizionamento di precisione ed in particolare al posizionamento dinamico (D.P. - Dinamic Positioning) che è andato assumendo importanza ed impieghi diffusi in alcuni lavori di precisione a mare, come quelli legati ad operazioni offshore di trivellamento. Il primo ed il secondo volume portano come sottotitolo la Moderna Navigazione.

 

Il terzo volume ha come sottotitolo Navigazione Satellitare. Prima di trattare lo specifico argomento l'autore richiama e generalizza i sistemi di riferimento geodetici e astronomici. Quindi passa ad esaminare i problemi connessi con la misura del tempo, sia mediante i classici moti astronomici sia ricorrendo all'impiego di standard atomici. Sempre con funzione propedeutica viene affrontato il problema dei due corpi mediante la legge gravitazionale di Newton esteso poi a quello di più corpi al fine di avere tutti i parametri orbitali dei satelliti. Si passa quindi ad esaminare i primi satelliti artificiali come il sistema Transit, pensato già dopo il lancio dello Sputnik I, impiegati sia per la Navigazione sia per la disseminazione del tempo. L'autore passa quindi a descrivere il sistema GPS (Global Positioning System), un sistema di posizionamento tridimensionale, che fu ideato e realizzato da un team di scienziati USA, coordinati dal colonnello USAF Bradford Parkinson a partire dal 1973 e reso operativo con la Guerra del Golfo nel 1991.

 

La trattazione del GPS appare completa ed esaustiva sia negli aspetti di principio, sia nelle soluzioni tecniche impiegate e sia nella complessa geometria del sistema. Anche il lettore poco attrezzato nel calcolo vettoriale  e nel maneggio di matrici e tensori può farsi una significativa idea di un sistema diventato ormai di impiego universale anche nella navigazione terrestre. Varianti del GPS sono il GLONASS (GLObal NAvigation Satellite System), un sistema di posizionamento tridimensionale originato negli anni '70 dall'Unione Sovietica assieme ad una comunità di stati indipendenti. Il sistema GLONASS accusò vari ritardi rispetto alle previsioni, ritardi dovuti a ragioni politiche ed economiche, Un altro sistema satellitare, sviluppato in Europa in alternativa al GPS, è il Sistema Satellitare Europeo Galileo il cui programma fu avviato nel 2003 e la previsione per la sua fase operativa è per il 2020. Altri sistemi di posizionamento spaziale basati si costellazioni di satelliti artificiali sono allo studio o in fase di progetto. Le varianti di principio e tecniche sono riconducibili alla trattazione fatta dal Prof. Vultaggio per i sistemi citati.

 

La trattazione esaminata copre molta parte della scienza e della tecnologia della navigazione marittima, salvo la navigazione astronomica. Per quella aerea occorre considerare altri sistemi, in particolare di uso negli atterraggi e nell'avvicinamento agli aeroporti. Inoltre vi è l'importante tematica della navigazione inerziale della quale ho fatto la recensione del libro del Prof. Vincenzo Nastro "Navigazione Inerziale ed Integrale" su queste NEWS circa un paio di anni fa. Ma nelle opere di Mario Vultaggio e di Aniello Russo, seppur di ampio respiro e di grande portata, non viene trattata la navigazione meteorologica che pure presenta notevole interesse teorico ed applicativo. Siamo in un campo dove la tradizionale attività scientifica e didattica del IUN, ora Università Parthenope, ha lasciato qualche vuoto. Forse ne riparleremo in altra occasione.