Un nuovo sensore per segnalare la presenza di ceneri vulcaniche

Quando Zsófia Jurányi visita lo Jungfraujoch, non spera di trovare un cielo blu acciaio e il sole. Invece di un panorama mozzafiato, vuole delle nuvole, preferibilmente inquinate da ceneri vulcaniche. Perché il ricercatore del Istituto per la tecnologia degli aerosol e dei sensori dell'Università di Scienze Applicate della Svizzera nordoccidentale (FHNW) sta testando un nuovo tipo di sensore per rilevare le particelle di cenere vulcanica per conto dell'Ufficio federale dell'aviazione civile (Bazl). Il dispositivo si chiama "Dual Wavelength Volcanic Ash Sensor" (sensore di ceneri vulcaniche a doppia lunghezza d'onda) o Duwas, ed è destinato ad aumentare la sicurezza del traffico aereo (Technical Paper on the Principio di misura Duwas).

Come si può rilevare la cenere vulcanica?

Sei anni fa, l'eruzione del vulcano islandese Eyjafjallajökull ha bloccato il traffico aereo nell'Europa nord-occidentale. La cenere vulcanica può danneggiare i motori degli aerei e importanti sistemi di sensori. La difficoltà: una nube di cenere è difficile da distinguere da una normale nube di pioggia, soprattutto quando i due tipi di nubi si sono mescolati. Anche i sensori convenzionali non sono in grado di distinguere le particelle di cenere dalle gocce d'acqua o dai cristalli di ghiaccio. Entrambi hanno dimensioni comprese tra uno e 20 micrometri e diffondono la luce visibile in egual misura. Il team di ricerca della FHNW guidato da Ernest Weingartner sta quindi utilizzando un sensore a infrarossi in aggiunta a un sensore convenzionale, sviluppato appositamente per questo progetto di ricerca dall'Istituto Fraunhofer per la Fisica Applicata allo Stato Solido. Perché un laser a infrarossi? L'acqua e la cenere vulcanica hanno indici di rifrazione diversi nell'intervallo dell'infrarosso. A una lunghezza d'onda di 660 nanometri, le particelle di cenere e le gocce di nuvola hanno lo stesso aspetto. A una lunghezza d'onda di circa 2700 nanometri, cioè nella gamma degli infrarossi, si ottiene la distinzione desiderata.

Test rivelatori sullo Jungfraujoch

Zsófia Jurányi sta testando i risultati del laboratorio in un luogo che durante l'anno è coperto per il 40% dalle nuvole: lo Jungfraujoch. Il Duwas è stato installato nella stazione di ricerca a oltre 3.500 metri di altitudine, dove ha dovuto superare temperature sotto lo zero e venti fortissimi. Poiché un'eruzione vulcanica è rara e imprevedibile, la ricercatrice simula la nube di cenere con le "proprie" particelle di cenere vulcanica raccolte in Islanda e in Sicilia. Riescono effettivamente a separare la cenere dalle gocce della nube. Un successo per il team di ricerca.

Sensore adatto anche come rivelatore d'incendio

In futuro, i Duwa saranno utilizzati nei voli commerciali, secondo le speranze dell'Ufficio federale dell'aviazione civile, che finanzia il progetto. Tuttavia, il sensore potrebbe essere utilizzato anche per altri scopi in cui la distinzione tra due particelle di aerosol è importante: ad esempio, come rilevatore di incendi o di altre sostanze specifiche. Inizialmente, il Duwas sarà installato in un piccolo aereo e testato. I voli di prova si svolgeranno in primavera. Anche in questo caso, Zsófia Jurányi spera nel maltempo con molte nuvole.

Sandro Nydegger, Università di Scienze Applicate FHNW