Il metodo Langley (“Langley method” o “Langley plot”) è una tecnica comunemente utilizzata in diversi settori delle scienze atmosferiche per determinare il valore di una variabile geofisica tramite misure di radiazione a diversi angoli di osservazione.
Un ritratto di Samuel Pierpont Langley (22/08/1834-27/02/1906) ed il diagramma che schematizza l’adattamento del cosiddetto metodo Langley alla stima della potenza irradiata dal segmento spaziale di un ponte radio per le telecomunicazioni satellitari.
Il metodo prende nome dal Prof. Samuel Pierpont Langley (22/08/1834-27/02/1906), grande fisico statunitense, astronomo, inventore nonché pioniere dell’aviazione. Tra le sue invenzioni, restano memorabili l’aerodromo, rivale del Flyer dei più celebri fratelli Wright alla corsa al volo con pilota a bordo, ed il bolometro, uno strumento per misurare l’energia radiante su cui si fondano le basi della conoscenza odierna dell’energia solare che investe la Terra. Inoltre, quanto mai attuali sono le misure del Prof. Langley sull’interazione tra radiazione infrarossa e anidride carbonica, alla base delle prime teorie sul cambiamento climatico causato dall’accumulo di CO2 in atmosfera. L’eredità del Prof. Langley è talmente imponente che uno dei più noti laboratori della NASA, Langley Research Center in Hampton (VA), è a lui dedicato.
Il metodo Langley viene ancora oggi ampiamente utilizzato in diversi contesti, ad esempio per stimare l’irradianza solare extraterrestre (cioè all’estremità superiore dell’atmosfera) o l’opacità atmosferica (dovuta a gas, aerosol e idrometeore), oppure per la calibrazione automatica dei radiometri terrestri (sia solari, che a infrarossi/microonde).
Mappa dell’attenuazione atmosferica a 26.7 GHz simulata da dati ERA5 su un dominio intorno alle Svalbard. La croce e la linea rossa indicano rispettivamente la posizione dell’antenna ricevente e la traccia a terra di un’orbita del satellite NOAA-20.
Un recente studio, condotto da CNR-IMAA e Università di Roma Sapienza in collaborazione con il CETEMPS, rivisita il metodo Langley in chiave moderna. Lo studio, finanziato da EUMETSAT e denominato APPLES (Applicability of the Langley method for EPS-SG EIRP measurement at Svalbard), propone una modifica al metodo Langley per utilizzarlo nella verifica delle componenti a radiofrequenze dei satelliti artificiali. La dimostrazione dell’applicabilità di tale metodo è stata ottenuta elaborando misure di segnali radio emessi dal satellite NOAA-20 e ricevuti da un’antenna sperimentale di proprietà EUMETSAT e Agenzia Spaziale Europea installata presso lo Svalbard Satellite Station (SvalSat) a Longyearbyen, Norvegia.
La dimostrazione del metodo apre la strada per la stima in orbita, indipendente e autoconsistente, dei parametri a radiofrequenze dei sistemi satellitari, applicabile sia a missioni attuali che future, ed in particolare in vista del lancio della seconda generazione di EUMETSAT Polar System programmato per il 2024.
Riferimenti
Cimini D., F. S. Marzano, M. Biscarini, R. Martinez Gil, P. Schlüssel, F. Concaro, M. Marchetti, M. Pasian, F. Romano, Applicability of the Langley Method for Non-Geostationary In-Orbit Satellite Effective Isotropic Radiated Power Estimation, IEEE Trans. Ant. Prop., https://doi.org/10.1109/TAP.2020.3048479, 2021.
Autore dell’articolo: Domenico Cimini