Il satellite che conta i fulmini

Il carico si chiama MTG-I2, dove la I sta per imager. È il secondo dei quattro satelliti da ripresa previsti dal programma Meteosat Third Generation, che nel complesso conta sei satelliti, quattro imager e due sounder, ed è pensato per coprire vent’anni di osservazioni.

Il primo imager, MTG-I1, è partito il 13 dicembre 2022 e in orbita ha preso il nome di Meteosat-12. Il primo sounder, quello che misura la struttura verticale dell’atmosfera invece di fotografarla dall’alto, è salito l’anno scorso. Con il lancio di stasera l’Europa avrà per la prima volta due imager e un sounder che lavorano insieme.

Il satellite è stato costruito da Thales Alenia Space a Cannes e andrà a stazionare a 9,5 gradi di longitudine est, una verticale che passa sopra la Germania e la Sardegna. Da lì vede l’intero disco terrestre affacciato su Europa e Africa.

Il razzo è un Ariane 62, la versione con due booster laterali. Per Ariane 6 questa è una prima volta che vale la pena segnare, perché finora il lanciatore aveva portato carichi in orbite basse o intermedie e stasera prova la traiettoria verso quella geostazionaria, che è la più esigente in termini di energia e di precisione.

La parte italiana di questo satellite non è un dettaglio di contorno. Il Lightning Imager è stato disegnato e realizzato da Leonardo nello stabilimento di Campi Bisenzio, alle porte di Firenze, su commessa ricevuta nel 2012 da Thales Alenia Space per conto dell’Agenzia spaziale europea. Fra la commessa e la consegna sono passati nove anni di lavoro.

È il primo strumento europeo capace di vedere i fulmini dallo spazio, e per capire quanto sia difficile conviene fermarsi un momento su cosa gli si chiede.

Un lampo dura frazioni di millesimo di secondo. Va individuato da trentaseimila chilometri di distanza, di giorno, quando la nuvola sotto di lui è illuminata dal Sole e riflette molta più luce del lampo stesso. In pratica bisogna riconoscere un guizzo brevissimo e debole sopra uno sfondo bianco e brillante.

La soluzione passa da due scelte. La prima è guardare in una banda strettissima intorno ai 777 nanometri, nel vicino infrarosso, dove l’ossigeno eccitato dalla scarica emette un segnale caratteristico che il resto della scena non produce. Tutto ciò che non sta in quella riga viene tagliato via prima di arrivare al sensore.

La seconda è la velocità. Quattro telecamere riprendono mille immagini al secondo ciascuna, e un’elettronica di bordo confronta ogni fotogramma con quello precedente per tenere solo i punti che sono cambiati all’improvviso. Lo sfondo, che cambia lentamente, viene scartato in tempo reale. Sulla Terra arriva soltanto l’elenco dei lampi, non il fiume di immagini che li conteneva.

La risoluzione a terra è di circa dieci chilometri, e la copertura arriva a coprire l’ottantaquattro per cento del disco visibile, cioè Europa, Africa, parte del Medio Oriente e una porzione del Sud America.

Sembra un dato curioso e invece è uno degli indizi più utili che un meteorologo possa avere nelle mani.

Dentro un temporale il ghiaccio sale e scende trascinato dalle correnti verticali. I cristalli si urtano, si scambiano carica elettrica, e quando la separazione fra cariche diventa abbastanza forte scatta la scarica. Il numero di lampi al minuto racconta quindi, indirettamente, quanto sono violente le correnti dentro la nuvola, che è esattamente la cosa che nessuno riesce a misurare da terra su tutto un territorio.

Quello che i previsori guardano non è tanto il valore assoluto quanto la sua impennata improvvisa. Quando l’attività elettrica di una cella cresce rapidamente in pochi minuti, spesso è il segnale che la cella si sta organizzando verso la fase più pericolosa, quella della grandine grossa e delle raffiche discendenti. L’impennata tende a precedere il danno al suolo, e in quel margine ci sono i minuti che servono a diramare un avviso.

Fino a oggi in Europa i fulmini si contavano soprattutto con reti di antenne a terra, che funzionano bene ma hanno buchi sul mare e sulle zone poco abitate. Un satellite geostazionario guarda invece sempre lo stesso emisfero, senza interruzioni e senza distinzione fra terra e oceano.

L’altro strumento a bordo è il Flexible Combined Imager, che è l’erede diretto dei sensori delle generazioni precedenti. Riprende su sedici canali fra visibile e infrarosso, in una finestra che va da 0,3 a 13,3 micrometri, con una risoluzione al suolo compresa fra uno e due chilometri.

Il ritmo è la cosa interessante. L’intero disco terrestre viene ripreso ogni dieci minuti, mentre la sola Europa può essere ripassata ogni due minuti e mezzo. Con il secondo imager in orbita i compiti si dividono, uno tiene il disco completo e l’altro si dedica alla scansione rapida, che scende a centocinquanta secondi.

Due minuti e mezzo contro dieci non è una limatura. Un temporale estivo può passare dalla formazione alla grandinata in una ventina di minuti, e con il ritmo lento un previsore ne vede due fotogrammi, con quello veloce ne vede otto. Su fenomeni che nascono e muoiono in fretta, la differenza fra due immagini e otto immagini è la differenza fra accorgersi dopo e accorgersi durante.

C’è poi un vantaggio meno vistoso e altrettanto concreto. Con due satelliti da ripresa in orbita, il guasto di uno non lascia scoperto il continente. Finora la copertura dipendeva da una macchina sola.

Questa è la parte che nei titoli di domani mattina rischia di sparire, e vale la pena metterla per iscritto.

MTG-I2 stasera viene portato in orbita, ma il servizio a scansione rapida entrerà in funzione nel 2027, quando EUMETSAT avrà completato la messa a punto del satellite e della sua rete a terra, con il supporto dell’Agenzia spaziale europea e dei team industriali.

Non è un ritardo, è il modo in cui funzionano questi programmi. Un satellite geostazionario deve prima raggiungere la sua posizione, dispiegare le parti mobili, raffreddare i sensori e poi passare mesi di calibrazione, in cui ciò che misura viene confrontato con misure indipendenti finché i numeri non tornano. In parallelo va validata tutta la catena a terra che riceve, elabora e distribuisce i dati ai servizi meteorologici nazionali.

Il precedente aiuta a farsi un’idea dei tempi reali. Il Lightning Imager del primo satellite è partito nel dicembre 2022, e i suoi dati sono diventati disponibili per l’uso operativo all’inizio del 2024, con una sensibilità nel frattempo migliorata. Poco più di un anno fra il lancio e l’impiego vero.

Quindi il modo corretto di leggere la serata è questo. Stasera si verifica se il lanciatore fa il suo mestiere e se il satellite sopravvive alla partenza, che sono i due momenti in cui le cose vanno male. Se va bene, quello che ne segue è utile ma lento, e i primi effetti sulle previsioni che leggiamo si vedranno fra più di un anno.