Cosa sono e come lavorano
le navi da ricerca

Ancora oggi il mare nasconde un mondo affascinante, una meravigliosa rete di organismi e ambienti che detengono la chiave dell'equilibrio - o disequilibrio - del nostro pianeta.
E' per questo che centinaia di navi da ricerca sono state e sono ancora impegnate a esplorare gli oceani di tutto il mondo: luoghi relativamente vicini ma che, sostengono alcuni studiosi, conosciamo meno della Luna.
La prima nave oceanografica fu l'HMS Challenger, che nel 1870 gettò le basi della oceanografia; da allora ne sono seguite molte, e anche l'Italia ha una sua flotta. Sono veri prodigi di tecnologia e di ingegneria. Proviamo a conoscerli un po' più da vicino.

A cosa servono le navi da ricerca?

Ricerca scientifica stretta

oceanografia fisica: si occupa della caratterizzazione delle acque, dei parametri chimico fisici strutturali e ambientali come temperatura, densità e salinità.

geofisica: le navi da ricerca sono fondamentali nello studio dei fondali oceanici e delle strutture geologiche come le dorsali oceaniche e le zone di subduzione (dove si trovano le famose fosse oceaniche)

correntometria: studia le correnti oceaniche e i fenomeni di scambio delle acque superficiali e profonde, è di grande importanza nella climatologia. La scoperta delle dorsali oceaniche e la tettonica delle zolle

Batimorfologia

mappatura dei fondali: di fondamentale importanza per la navigazione, la mappatura dei fondali per la creazione di mappe batimetriche è tra le prime attività che storicamente impegnarono i vascelli da ricerca oceanografici.

Monitoraggio ambientale

studi su inquinamento: il sistema ecologico oceanico è ricchissimo ma molto delicato e messo a dura prova dalle attività dell'uomo; in esso si trova la maggior parte della biomassa terrestre e, nel futuro, diverrà probabilmente la fonte primaria di cibo per l'umanità.

popolazioni ittiche: conoscere le dinamiche delle popolazioni ittiche, attualmente sottoposte a un eccessivo sforzo di pesca, è fondamentale. Per questo motivo molti vascelli da ricerca sono attrezzati per la pesca scientifica.

flora e fauna: una varietà biologica stupefacente si nasconde sotto la superficie degli oceani; con nuove specie, e talvolta antiche specie che si credevano estinte, che si aggiungono ogni anno all'incredibile bestiario oceanico.

Caratteristiche peculiari delle navi da ricerca

Rispetto alle più diffuse navi da cabotaggio o da trasporto passeggeri, le navi da ricerca hanno alcune necessità particolari che ne influenzano il progetto. Eccole in sintesi.

Massima manovrabilità
Soprattutto se destinate a operazioni di campionamento del fondale, con trivelle o carotiere, le navi da ricerca devono essere estremamente manovrabili. Per questo motivo sono dotate di timoni particolarmente grandi e di un'elica prodiera - inserita nella prua e orientata perpendicolarmente alla direzione di marcia - che permette rapidi spostamenti laterali della prua della nave, oppure di eliche direttamente montate su piedi orientabili in tutte le direzioni.

Minima interferenza
Le navi da ricerca sono spesso dotate di eliche intubate, ciò per evitare che vi si aggroviglino attorno i lunghi cavi, dotati di sensori o campionatori, che di frequente portano al traino. Inoltre, laddove la ricerca richieda l'uso di idrofoni o altre apparecchiature acustiche molto sensibili, le eliche vengono costruite in modo da ridurre al minimo i rumori, specialmente quelli causati dalla "cavitazione", ossia la formazione di bolle d'aria che si sviluppano quando le eliche ruotano velocemente.

Navigazione di precisione
I vascelli da ricerca hanno la capacità di navigare seguendo rotte estremamente precise, fatto indispensabile per gli studi idrografici e altre attività di ricerca. Per questo sono dotate di un sistema di navigazione a precisione centimetrica, possibile grazie all'utilizzo dei DGPS al posto dei comuni GPS.

Stabilità
Un carotaggio non è cosa particolarmente complicata sulla terra ferma, ma provate ad eseguirne uno dal ponte di una nave, che oscilla, scarroccia, beccheggia. Ecco perché molte navi da ricerca posseggono raffinati sistemi di stabilizzazione e riduzione del rollio, e accorgimenti per aumentare la stabilità come i serbatoi dell'acqua (o del gasolio) comunicanti, per fare sì che il loro peso sia sempre equidistribuito tra poppa e prua.

Quando hanno bisogno di restare ferme nello stesso punto, le navi da ricerca utilizzano un sistema di posizionamento dinamico, che compara la posizione reale della nave, rilevata tramite il DGPS, con quella desiderata, ed esegue automaticamente continue manovre di aggiustamento, permettendo all'imbarcazione di rimanere praticamente immobile sullo stesso punto geografico.

Uno dei più interessanti e creativi vascelli oceanografici è il FLIP (Floating Instrument Platform), che essendo capace di posizionarsi verticalmente, risponde pienamente alla richiesta di stabilità di una nave oceanografica.
Una volta giunto in loco, il FLIP allaga la poppa con 1500 tonnellate d'acqua, immergendosi per gran parte e lasciando fuori solo 18 dei 118 metri di lunghezza complessiva del vascello; così facendo, diventa virtualmente insensibile alle oscillazioni dovute al moto ondoso.
Quando assume la posizione verticale, gli scienziati all'interno del FLIP si trovano a camminare, letteralmente, sui muri.

I più diffusi strumenti scientifici a bordo delle navi da ricerca

Navigazione
DGPS: il GPS Differenziale è più preciso di un GPS convenzionale, e consente di stabilire la posizione esatta di una nave in pieno oceano con una precisione dell'ordine del metro. Ha bisogno di ricevitori complessi e di una stazione fissa di riferimento a terra. Oggi esistono sistemi più semplici, che quasi eguagliano le prestazioni dei DGPS, e vanno sotto il nome di WAAS o EGNOS.

Batimorfologia
eco-scandaglio: è un apparecchio acustico che emette degli impulsi audio (click) e ne misura il tempo di ritorno dal fondale marino. Lo scopo principale di un ecoscandaglio, è quello di fornire la visualizzazione della tipologia del fondale che scorre sotto l'imbarcazione.


multibeam: parente dello scandaglio, il multibeam emette e riceve molti impulsi, ed è in grado di tracciare la forma di oggetti sommersi sotto lo scafo, anziché limitarsi a individuarne il profilo bidimensionale.


side scan sonar: anche il side scan sonar (sonar a scansione laterale) è utilizzato per tracciare la forma dei fondali e degli oggetti sommersi, piuttosto che per individuare banchi pesci,ma sviluppa i fasci acustici lateralmente, lasciando per contro scoperta la fascia centrale, quella su cui passa il dispositivo stesso.
Per lo più il side scan sonar è trainato a una certa distanza dalla nave e a una certa profondità, per minimizzare l'interferenza causata dalla rumorosità del vascello e l'effetto dei movimenti della superficie del mare.

Prelievo sedimenti e benthos
(il benthos: l'insieme degli organismi vegetali e animali presenti sul fondo del mare)

benna: La benna è uno strumento di campionamento che raccoglie sedimento "disturbato" all'interfaccia acqua-sedimento. Un campione s'intende disturbato quando perde la sua integrità verticale ed orizzontale e non può essere suddiviso in strati significativi o livelli.

draghe: Strumento generalmente utilizzato per il campionamento delle associazioni bentoniche, fornisce unavalutazione qualitativa delle associazioni faunistiche presenti ed, inoltre, può fornire uno stato complessivo dei fondali marini anche da un punto di vista chimico-fisico.


carotiere e vibrocarotiere: sono strumenti di campionamento del fondo marino che, a differenza della draga o della benna, mantiene intatto il campione evitando il rimescolamento dei sedimenti e rendendo perciò evidente la loro stratificazione.

Oceanografia fisica

sonda multiparametrica: viene utilizzata al fine di studiare la distribuzione, ed eventuali anomalie, dei diversi parametri lungo la colonna d'acqua e per poter individuare differenti masse d'acqua con caratteristiche e origini differenti.
La più comune è detta CTD: Conducibilità Temperatura Densità; sono queste le variabili fondamentali nella caratterizzazione della colonna d'acqua, dalle quali si ricava anche la salinità.

campionatore multiplo di acqua (rosette): si tratta di un complesso di bottiglie che prelevano campioni di acqua a diverse profondità. L'acqua viene poi analizzata e filtrata per individuarne i soluti, oppure riconoscere gli organismi in sospensione. Monta particolari contenitori cilindrici, aperti da entrambe le estremità, chiamati "bottiglie di Niskin". I contenitori possono essere chiusi uno per volta, alle quote scelte, lanciando un comando dalla nave; sono opachi alla luce per evitare processi di fotosintesi supplementari una volta che la sonda è tornata in superficie.


disco di Secchi: è un semplice disco bianco di 30 cm di diametro, inventato da un abate italiano. Viene calato in acqua finché non scompare alla vista, serve a misurare la trasparenza dell'acqua.

correntometro: è un apparecchio che misura la velocità ed eventualmente la direzione delle correnti. Funziona sfruttando l'effetto doppler.

Biologia marina

idrofono: è un microfono acquatico molto sensibile e adatto a registrare una gamma molto ampia di frequenze acustiche che vanno dagli infrasuoni agli ultrasuoni. E' utilizzato per l'ascolto dei rumori del mare, ad esempio il verso dei cetacei. cortina idrofonica: è una catena di idrofoni, che oltre a captare i suoni provenienti dal mare consente di individuare da quale direzione provengono.

Geologia/sismica

rilevatori gravimetrici e di campo magnetico: si tratta di strumenti complessi, necessari nell'indagine della geologia dei fondali marini e oceanici. Sono in grado di rilevare le variazioni locali del campo gravitazionale e magnetico.

pesca scientifica reti da pesca: si tratta di comuni reti da pesca, ma più piccole e adatte a catturare solo pochi esemplari.