GLI OROLOGI PIÙ COSTOSI E TECNOLOGICI AL MONDO

Ma quali smartwatch, ma quali Rolex? Qua abbiamo un orologio atomico, uno degli orologi più precisi al mondo e che costa decisamente più di un Rolex. Parliamo di milioni e milioni di euro.

Salve, oggi parliamo di tempo ma anche di elettronica spaziale. Sia spaziale nel senso di fighissima sia che effettivamente va nello spazio. Abbiamo infatti avuto la possibilità di entrare dentro gli stabilimenti di Nerviano, un paesino a nord di Milano, di Leonardo Elettronica, la divisione dedicata appunto a tutti quelli che sono i componenti elettronici progettati dalla Leonardo e dove fanno veramente un sacco di cose a partire dalle schede elettroniche con tutti i componenti che vengono assemblate, saldate, testate in questi laboratori iper mega puliti con degli operatori super mega specializzati. Adesso siamo nel COE, nel Center of Excellence, qua dentro fanno tutte le schede elettroniche che vanno nello spazio. Vedete ci sono tutte le postazioni dove vengono appunto assemblate le schede. E che caratteristiche deve avere una scheda rispetto alla scheda dei nostri computer?

Deve essere assolutamente affidabile. Ricordiamoci che nello spazio i nostri apparati sono soggetti a condizioni ambientali estreme, temperature meno 150, più 150, il vuoto, le radiazioni. I tuoi componenti che hai sul computer di casa non sono tolleranti alle radiazioni, i nostri sì.

Per passare poi a tutta la parte di robotica, quindi tutte le varie apparecchiature che vengono poi attaccate a satelliti, sonde, rover. Questo per esempio è Prospect e questa è una trivella che andrà sulla Luna proprio per analizzare il suolo della Luna. Vedete? Qua sotto c'è proprio la trivella che scende, qua c'è una fotocamera per vedere che cosa si sta scavando. Ovviamente deve essere tutto leggero, tutto perfetto, tutto super resistente. Qua è tutto in carbonio. Poi qua si metteranno i campioni. Qua abbiamo un altro prototipo di ExoMars. Altro giro, altra trivella diciamo, che in questo caso esce da qua. E qua abbiamo vari prototipi di brush robotici che se tutto va bene andranno a finire su Marte. Qua potete vedere qualche modello di roccia su cui è stata fatta qualche prova. Tutte le varie punte più o meno complesse. Alla fine sono praticamente delle punte da trapano ma incredibilmente più resistenti, complesse e che soprattutto lavoreranno lontanissime da noi e quindi devono essere super super super affidabili. Veramente qua siamo di fronte a un'eccellenza in campo aerospaziale, tantissimi piccoli pezzi che adesso sono là fuori a fare le scoperte più incredibili dell'umanità sono state fatte proprio qui a Nerviano e prima di addentrarci nel magico mondo degli orologi atomici, che personalmente trovo che siano la cosa più affascinante, Un'altra cosa che abbiamo visto sono stati i pannelli fotovoltaici, ma decisamente particolari perché andranno in orbita attorno alla luna. Ovviamente per entrare bisogna coprirsi per evitare di lasciare mia impurità. Non sia mai che sulla luna va a finire un pezzo di me. Ok, ci siamo. Siamo pronti per andare a vedere i pannelli. Grazie. Wow, pazzesco. Quindi il processo parte da questo macchinario completamente automatizzato. Arrivano le celle nude che vengono collegate in serie. adesso non è in funzione ma c'è fondamentalmente quel braccio robotico che fa le sue varie cose e quello che si ottiene sono le celle saldate considerate che il grado di precisione che serve deve essere altissimo perché poi queste cose vanno nello spazio e nello spazio non si può fare la manutenzione che fai al pannello fotovoltaico sul tetto della casa ogni singola saldatura ogni singola cosa deve essere perfetta a questo punto questo macchinario unisce le celle e si crea così il pannello qua viene messo un piccolo vetro protettivo e arriviamo ad avere i pannelli veri e propri l'ultima parte che viene fatta a mano è la parte di cablaggio in orbita attorno alla luna una volta finito il pannello ovviamente controllo qualità tutte le imperfezioni prima in maniera visiva e poi con tutta una serie di test qua dentro Per esempio c'è quella fare lì, che è letteralmente un flash, è come se fosse il flash di una fotocamera ma molto più potente, che sparaflasha il pannello, termine non tecnico ma per capirci insomma, e quindi vedendo poi come reagisce il pannello si vede se è tutto ok. Ovviamente cosa fondamentale che vorrei che passasse, qua vedete tecnologie incredibili, parliamo di Luna, di satelliti, di spazio, di Giove, cose lontanissime, però poi tutte le tecnologie che sono state che sono e che verranno sviluppate qui sono cose che ci servono e ci serviranno nella vita di tutti i giorni. Nel caso dei pannelli fotovoltaici banalmente quello che si sviluppa per lo spazio, quindi per condizioni estreme, diventa poi utile per sviluppare soluzioni utili magari per le nostre case o comunque per la vita di tutti i giorni. Ovviamente tutto viene fatto in temperatura controllata, pressione controllata, tutto superfiltrato. Bene. Non ho fatto danni, quindi. No, perfetto.

Gli americani della NASA e del Lockheed Martin sono venuti e ci hanno consegnato tre penne. Una è questa, che è volata su Artemis, sulla sonda, è arrivata in prossimità della Luna, ha fatto la missione ed è tornata a terra. Questo è il certificato di autenticità.

Quindi questa penna è andata in orbita attorno alla luna. Fighissimo.

Perché andiamo sulla luna? Non perché è facile, ma perché è difficile. E perché questo ci servirà a misurare le nostre ambizioni e le nostre capacità. Quindi è una sfida che ci misura, che ci permette di capire chi siamo. E ci andiamo per restare, perché faremo per la prima volta un insegnamento permanente sulla luna. E anche qui l'Italia sarà protagonista. Quindi è una cosa straordinaria. Io sono stato a Houston in ottobre, ho visto Orion, mi sono seduto dentro, non sono riuscito più a uscire perché è veramente difficile entrarci. È una cosa pazzesca e ho tanto orgoglio per partecipare a questa missione straordinaria.

Pannelli fotovoltaici a parte, questa è solo una delle piccole cose che fanno, poi se siete curiosi e volete approfondimenti anche sulle varie missioni e cose spaziali vi lascio qua sotto in descrizione il sito della Fondazione Leonardo che è veramente pieno di cose da scoprire. E arriviamo dunque all'oggetto del desiderio, questi orologi atomici. Qua infatti costruiscono gli orologi atomici per la costellazione di Galileo e allora dobbiamo Dobbiamo spiegare due cose. Che cos'è un orologio atomico e che cos'è Galileo? Partiamo dal primo. Un orologio atomico è un orologio che per segnare il tempo sfrutta delle proprietà di un atomo. Ora, rapido riassunto degli orologi. Anzitutto, per misurare il tempo usavamo delle cose che si spostavano. o l'ombra di una meridiana o la sabbia o l'acqua in una clessidra o in un sistema di cose. Ecco, a un certo punto invece abbiamo iniziato a usare cose che oscillano, tipo il pendolo, tipo le molle che muovono degli ingranaggi che quindi oscillano, sicuramente più precisi di una clessidra ma con tutte le limitazioni, l'umidità, la temperatura, i materiali si dilatano e quindi poi cambiano le caratteristiche del materiale e l'orologio perde. qualche secondo. Ecco nel 1927 viene inventato l'orologio al quarzo, la base praticamente della maggior parte degli orologi che sono di fatto attorno a noi. Come funziona? Semplificando moltissimo, il quarzo quando viene sollecitato dall'elettricità oscilla, vibra, genera delle pulsazioni, sempre elettriche, che risultano essere molto molto precise e avendo dei quarzi di determinate dimensioni si riescono ad avere delle pulsazioni al secondo standard permettendo di avere degli orologi molto precisi, che per la vita di tutti i giorni bastano e avanzano. Però l'appetito vi è mangiando, non ci basta, vogliamo essere ancora più precisi. E allora nel 1967 è stato definito per la prima volta il secondo standard. Cosa si poteva prendere come riferimento? Una cosa piccolissima, che quindi per sua stessa natura poteva avere pochissime variazioni, nella fattispecie un atomo. Potenzialmente si poteva usare qualsiasi atomo, per tutta una serie di motivi che non stiamo qui a spiegare è stato scelto l'atomo di cesio, cesio-133 se vogliamo essere precisi, e un secondo corrisponde a 9.192.631.770.

Oscillazioni di questo atomo. Cosa vuol dire che un atomo oscilla? Non stiamo qui a spiegarlo perché parliamo di fisica quantistica, però si parla di energia, di livelli energetici, di quantizzazione. Quello che ci interessa è un po' il concetto, quindi sollecitando un atomo con un'onda di una determinata frequenza si può avere una sorta di risonanza, esattamente la stessa cosa che succede con un bicchiere di cristallo, se questo fosse un bicchiere di cristallo.

Se la mia voce corrisponde alla frequenza di risonanza del bicchiere, che è il nostro atomo, se so qual è la sua frequenza, posso sapere che quando la mia voce è nella frequenza giusta, sono nella stessa frequenza. Questo è il nostro atomo, io sono l'orologio, se vibra vuol dire che dalla mia voce posso ricavare il tempo. Ecco, questo spiegato in maniera super mega semplice, poi è molto più complesso di così, si parte comunque da un orologio al quarzo che genera una frequenza per stimolare questi atomi e poi in base a come si comportano questi atomi il sistema è fatto in modo da ricevere dei feedback per settare di nuovo la frequenza dell'orologio e quindi mantenerlo sempre sulla frequenza giusta, un po' come se regolassi la radio, ovvero mantenerlo sempre sulla misurazione corretta del tempo. I nostri secondi saranno semplicemente dei multipli di questa frequenza. Adesso entriamo nella clean room degli orologi atomici. Cosa si fa qua?

Qua si integrano e collaudano gli orologi atomici.

Questo è proprio il laboratorio dove costruiscono tutti gli orologi atomici che vanno sui satelliti di Galileo, che è proprio la costellazione europea per tutti i sistemi di posizionamento. Qua è proprio dove testano gli orologi atomici praticamente si mettono dentro queste camere che simulano tutte quelle che sono le condizioni spaziali, ve ne faccio vedere una aperta, si collega l'orologio a tutti i cablaggi e tutte le cose varie, si chiude, si mette in pressione, temperatura, cose varie, in modo da vedere come si comporta e se si comporta correttamente. E questo quanto ci permette di essere precisi?

Allora, siccome la precisione è una questione di tempo, la precisione di Galileo è 30 centimetri, quindi facendo il conto all'incontrario, se non mi sbaglio, se mi ricordo bene, è un secondo ogni 3 milioni di anni.

E faccio un'altra domanda un po' a caso, giusto per curiosità, visto che quando si parla di orologi si parla di orologi costosi e cose varie. Un orologio atomico, se volessimo quantificare il costo, quanto può costare?

Più di un Daytona sicuramente.

Quindi si parla di milioni?

Eh certo.

E qua possiamo proprio vedere un orologio atomico, in questo caso su questa test bench qua, Questi sono degli elettromagneti, in questo caso viene fatto a scorrere corrente per vedere come si comporta tutta la parte elettronica con appunto un campo elettromagnetico attorno. Fondamentalmente nella parte superiore c'è il cuore pulsante diciamo dell'orologio atomico, c'è l'ampolla con dentro l'idrogeno che viene sollecitato, diventa plasma e ci permette quindi attraverso tutti i suoi livelli energetici di vedere in maniera precisissima lo scoccare del tempo. mentre tutta quella che è la parte sotto è l'elettronica che controlla tutto quanto. Vi faccio vedere com'è fatta dentro. Questo è uno dei passaggi di costruzione, si mettono tutte le varie schede, si uniscono. Ogni impostazione ha il suo microscopio, i suoi saldatori, il suo aspiratore, tutto quello che serve per lavorarci. Ovviamente c'è un sacco di roba. che deve gestire tutto dal come rendere l'idrogeno plasma fino al poi capire effettivamente tutti quelli che sono i segnali che vengono ricevuti e trasformarli in un numero che sono poi i secondi, anzi i millesimi di millesimi di millesimi di secondo che gli orologi atomici sono in grado di captare. Bene, a cosa diamine ci serve tutto ciò? A parte per sapere effettivamente in maniera precisissima che ore sono e quindi a livello poi internazionale stabilire tutte le cose varie, l'utilizzo principale che ci colpisce nella vita di tutti i giorni è quello del GPS o meglio dei sistemi di posizionamento. Noi con GPS erroneamente intendiamo qualsiasi sistema di posizionamento perché il GPS è il Global Positioning System fatto dagli americani, che sono i migliori a rendere una cosa fatta da loro come se fosse l'unica fatta al mondo. Invece ci sono altri sistemi che funzionano esattamente come il GPS ma di altre nazioni. C'è il GLONASS della Russia, c'è l'IRNSS indiano, c'è il Beidou cinese e c'è Galileo, il sistema nostro, europeo. Ecco, considerate ormai che nella maggior parte dei telefoni o di dispositivi ci sono ricevitori per tutte queste tecnologie dal GPS a Galileo. In sostanza se gli americani o i russi ci staccano tutto noi con Galileo comunque abbiamo il nostro sistema che spoiler funziona anche meglio del GPS. Alla faccia degli americani come funziona? Abbiamo dei satelliti che sono in orbita più o meno a 20.000 chilometri da noi in questo Nel momento ce ne sono una trentina, più o meno, poi ne verranno lanciati altri. E come facciamo a usare questi satelliti per capire dove siamo sulla Terra? Facciamo un esempio in due dimensioni. Qua c'è il nostro satellite A. Se noi riceviamo un segnale possiamo sapere a che distanza siamo dal satellite. e a questo punto sapere che siamo in qualche punto di questa circonferenza, ok? Scusate il cerchio stupidamente storto. Se contemporaneamente riceviamo il segnale da un satellite B sappiamo che siamo a questa distanza dal satellite B, quindi noi possiamo essere o qui o qua. Ecco, con un terzo satellite C possiamo sapere di essere assolutamente in questo posto qua. Ovviamente questa cosa ve la dovete immaginare nello spazio 3D quindi tre satelliti triangolazione poi in realtà serve un quarto segnale di un quarto satellite che ci dà indicazioni sul tempo senza considerare gli altri tre satelliti e in sostanza con almeno quattro segnali noi possiamo sapere dove siamo nello spazio questo perché siccome i segnali che riceviamo sono delle onde che vanno alla velocità della luce per calcolare la distanza basta moltiplicare appunto la velocità della luce per tempo e per questo semplice motivo servono degli orologi dannatamente precisi perché la velocità della luce è velocissima e quindi a spanne una variazione di un millisecondo sarebbero 300 chilometri di errore. Di conseguenza, senza questi orologi atomici, Google Maps sbaglierebbe quasi sicuramente di qualche centinaio di metri. Poi in realtà, voler essere precisi, è molto più complesso di così. Sto semplificando perché le onde si muovono in realtà in maniera diversa a seconda delle parti dell'atmosfera. Quindi, se questa è la Terra, io sono qui. questa diciamo che è la nostra atmosfera, ovviamente non in scala, se ho un satellite qua, anzitutto è più vicino a me, ha meno atmosfera da attraversare e quindi rispetto a un satellite che per esempio è qua, che comunque riesco a vedere e riesco a ricevere il suo segnale, ma è molto più distante, ha molta più atmosfera da attraversare, quindi avrà un errore più grande. Insomma è un gran casino, tra l'altro entra in gioco pure la relatività tutti dentro, perché per un satellite che ha 20.000 km dalla Terra Il tempo in realtà scorre leggermente più lento rispetto a noi, circa 7 microsecondi al giorno. Quindi bisogna calcolare anche questo. C'è un aneddoto molto simpatico perché quando stavano sviluppando il GPS i vari fisici che ci stavano lavorando ovviamente avevano tenuto conto di tutto, no? Della relatività, della dilatazione dei tempi e della contrazione delle lunghezze, tutte robe che sembrano fantascientifiche ma quando si parla di cose molto distanti e a velocità comparabili con quella della luce entrano in gioco e quindi vanno calcolate. Ecco, non si sa bene se sia vero o sia finto, i militari, diciamo, un pochettino più sbruffoni che si occupavano di questo progetto han detto, ma secondo noi non serve, pensando che era un inutile vezzo teorico perché tanto si parlava veramente di cifre minuscole. Ecco, quando hanno lanciato il sistema si sono resi conto che se non avessero considerato le formule della relatività accannavano le posizioni di decine di chilometri. E trovo che sia incredibilmente affascinante perché questa è stata una delle prime volte che abbiamo usato una cosa che sembrava così distante come la relatività per un uso veramente pratico. Quindi un grazie speciale ad Einstein, un grazie speciale comunque a Galileo a cui poi questa costellazione è stata dedicata. Tra l'altro se siete curiosi di sapere poi come si comandano i satelliti e dove si trova effettivamente il centro di comando di Galileo, o meglio uno dei due, Abbiamo fatto un altro video da Telespazio che vi lascio sempre qua sopra o qua sotto in descrizione. Quindi la prossima volta che usate Google Maps o qualsiasi sistema di navigazione sappiate che è merito di questi affari qua che sono nello spazio e ci permettono di andare in questo caso dove vogliamo andare. Spero quindi che questo viaggio nell'elettronica spaziale vi sia piaciuto. Ci vediamo prossimamente con prossime cose. Ciao ciao ciao!