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Quesst della NASA: rivalutazione di un limite di velocità supersonica di 50 anni

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Cinquant'anni fa, il governo federale ha vietato tutti i voli supersonici civili sulla terraferma. La regola proibisce agli aerei non militari di volare a velocità superiore a quella del suono, in modo che i boom sonici che ne derivano non spaventino il pubblico sottostante e non lo preoccupino per i potenziali danni alla proprietà.

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Entrato ufficialmente in vigore il 27 aprile 1973, l'introduzione del divieto è stata fortemente influenzata dai sondaggi condotti dall'opinione pubblica nelle città in cui i jet militari supersonici venivano sorvolati, e molte persone hanno dichiarato di non gradire ciò che sentivano o il modo in cui i loro finestrini vibravano a causa dei boati sonici.

Sebbene alcune ricerche suggerissero modi per attenuare l'impatto dei boati sonici, la tecnologia aeronautica degli anni '60 e dei primi anni '70 non era abbastanza sofisticata da risolvere completamente il problema in tempo per impedire l'entrata in vigore della norma.

Oggi, però, la NASA sta lavorando a una soluzione.

"È una norma che molti oggi non conoscono, eppure è il fulcro della nostra missione Quesst, con il suo silenzioso aereo supersonico X-59", ha dichiarato Peter Coen, responsabile dell'integrazione della missione Quesst della NASA.

L'X-59 della NASA è stato progettato per volare più veloce del suono, ma con un rumore drasticamente ridotto: le persone sotto di noi sentirebbero dei "tonfi" sonici piuttosto che dei boati, ammesso che sentano qualcosa. Per testare la percezione del pubblico di questo rumore, parte del piano Quesst prevede che l'X-59 voli sopra diverse comunità per sondare la reazione della gente.

La NASA consegnerà i risultati alle autorità di regolamentazione statunitensi e internazionali, che prenderanno in considerazione nuove regole per abolire il divieto in vigore da così tanto tempo. L'obiettivo è un cambiamento normativo che si concentri sul suono creato da un aeromobile, invece che su un limite di velocità.

"Siamo decisamente pronti a scrivere un nuovo capitolo nella storia del volo supersonico, rendendo i viaggi aerei sulla terraferma due volte più veloci, ma in modo sicuro, sostenibile e molto più silenzioso di prima", ha dichiarato Coen.

Boom Boom

Le origini del divieto federale di volo supersonico risalgono al 1947, quando l'aereo XS-1, alimentato da un razzo, infranse per la prima volta la barriera del suono e diede inizio all'eroica era della ricerca sulla velocità superiore al suono.

All'inizio si trattava solo di imparare a far volare gli aerei a X più velocemente e più in alto. Nessuno pensava ai boati sonici, soprattutto perché poche persone vivevano dove si svolgeva la ricerca.

Nonostante l'interesse iniziale per quello che all'epoca era un fenomeno misterioso che si creava quando un aereo volava più veloce della velocità del suono e generava le onde d'urto atmosferiche che sentiamo come boom sonico, c'erano pochi strumenti e pochi dati disponibili per capire cosa stesse succedendo.

Ma quando l'Aeronautica e la Marina iniziarono a schierare un gran numero di jet supersonici nelle basi di tutta la nazione, l'interesse per i boom sonici crebbe rapidamente, poiché un numero maggiore di persone fu esposto a questo rumore spesso allarmante.

A partire dal 1956 e fino agli anni Sessanta, l'Aeronautica, la Marina, la NASA e la Federal Aviation Administration (FAA) impiegarono risorse per studiare come si formassero i boom sonici in varie condizioni, quali fossero i loro effetti sugli edifici e come reagisse il pubblico in luoghi diversi.

In quegli anni, grazie all'utilizzo di molti tipi di jet supersonici, i residenti di Atlanta, Chicago, Dallas, Denver, Los Angeles e Minneapolis, tra gli altri, sono stati esposti ai boom sonici dei jet da combattimento e dei bombardieri militari che volavano sopra le loro teste ad alta quota.

Due studi concentrati - uno su St. Louis nel 1961 e l'altro su Oklahoma City nel 1964 (soprannominati rispettivamente Bongo e Bongo II) - non lasciano dubbi sul fatto che l'opinione pubblica non sia pienamente d'accordo con i rumori sonori di routine che scendono dall'alto.

I test fecero notizia a livello nazionale e alimentarono un sentimento fortemente negativo nei confronti del volo supersonico.

Il trasporto supersonico

Mentre il lavoro di comprensione e previsione della formazione del boom sonico continuava e dava origine alle prime nozioni su come minimizzare il boom sonico modificando la forma dell'aereo, il governo degli Stati Uniti iniziò a collaborare con l'industria nel tentativo di sviluppare il trasporto supersonico, o SST.

L'annuncio dell'SST da parte del presidente John F. Kennedy, nel giugno del 1963, fece crescere l'interesse per lo studio e la mitigazione dei boom sonici da un punto di vista tecnico, trasformando la ricerca in una priorità assoluta.

Il progetto SST mirava a produrre il prototipo di un nuovo aereo di linea supersonico, in grado di trasportare fino a 300 passeggeri in qualsiasi parte del mondo a una velocità pari a tre volte quella del suono.

(Si noti che la velocità del suono varia a seconda di fattori quali la temperatura e l'altitudine. A livello del mare e a 68 gradi Fahrenheit è di 768 mph)

La comunità aeronautica si è impegnata a sviluppare la comprensione delle onde d'urto supersoniche per ridurre i potenziali livelli di rumore del boom sonico dell'SST. Ma i ricercatori non sono riusciti a superare la velocità con cui sono emerse le preoccupazioni ambientali e le discussioni politiche, minacciando di bloccare l'aereo prima ancora che fosse costruito.

Tre eventi dell'estate del 1968 lo dimostrarono:

Il 31 maggio, durante una cerimonia all'Accademia dell'Aeronautica in Colorado, un caccia F-105 Thunderchief infranse la barriera del suono volando a 15 metri sopra la scuola. Il boom sonico fece saltare 200 finestre sul lato dell'iconica cappella dell'aeronautica e ferì una dozzina di persone.

Una settimana dopo, l'8 giugno, il New York Times pubblicò un editoriale che utilizzava l'incidente in Colorado per sottolineare il pericolo che i boom sonici rappresentavano per la pace e il benessere della nazione, affermando che molti ne sono "spaventati a morte"

Il 21 luglio il Congresso ha ordinato alla FAA di sviluppare standard per il "controllo e l'abbattimento del rumore degli aerei e dei boom sonici"

Nel giro di un paio d'anni, la FAA propose formalmente una norma che avrebbe limitato l'utilizzo di aerei civili a velocità superiori a Mach 1. Nel maggio del 1971 il Congresso cancellò il programma SST e la norma che vietava i voli supersonici civili sulla terraferma entrò in vigore due anni dopo.

Nello stesso periodo, la Gran Bretagna e la Francia stavano sviluppando e facendo volare il Concorde, che ha garantito il trasporto aereo supersonico commerciale tra il 1976 e il 2003. Le ragioni della sua scomparsa sono state molteplici, tra cui un incidente mortale nel 2000, ma le questioni economiche e ambientali sono in cima alla lista. Le restrizioni al volo a velocità superiore a quella del suono sulla terraferma, dovute al divieto negli Stati Uniti e altrove, hanno limitato notevolmente le sue opzioni di generazione di reddito.

Velocità contro suono

Per eliminare il divieto e rendere possibile un mercato redditizio per i viaggi aerei supersonici sulla terraferma, l'idea è che le autorità di regolamentazione basino le nuove regole su uno standard diverso da quello precedente.

Il limite di velocità creato nel 1973 non prendeva in considerazione la possibilità che un aereo potesse volare a velocità supersonica senza però creare boom sonici che potessero colpire chiunque si trovasse al di sotto. All'epoca si trattava di una valutazione corretta, perché non esisteva ancora la tecnologia necessaria a far sì che ciò accadesse.

"E ora esiste", ha detto Coen. "Quindi, invece di una regola basata esclusivamente sulla velocità, proponiamo che la regola si basi sul suono. Se il suono di un volo supersonico non è abbastanza forte da disturbare chi sta sotto, non c'è motivo per cui l'aereo non possa volare supersonico"

Nel corso dell'ultimo mezzo secolo, gli innovatori aeronautici della NASA hanno affrontato con metodo la sfida di rendere più silenzioso il boom. L'X-59 di Quesst è in procinto di dimostrare questa tecnologia, e subito dopo seguiranno i sorvoli della comunità e le importantissime indagini pubbliche.

Tuttavia, l'accettazione da parte dell'opinione pubblica dei velivoli supersonici che volano sopra le nostre teste va ben oltre il rumore del boom sonico. Il rumore degli aeroporti, le emissioni e l'impatto sul clima sono tutti fattori che devono ancora essere affrontati.

Con i suoi partner governativi, industriali e accademici, la NASA sta lavorando per risolvere anche queste sfide. Ma tutto ciò non avrà importanza finché non sarà compiuto il primo passo, ovvero l'abolizione del divieto di volo supersonico sulla terraferma, vecchio di mezzo secolo.

"Siamo entusiasti di aver fatto questo grande passo avanti, ma riconosciamo che c'è ancora molto da fare", ha detto Coen.

Gran parte di questo articolo si basa sul lavoro di Lawrence Benson, autore del libro ufficiale della NASA "Quieting the Boom: The Shaped Sonic Boom Demonstrator and the Quest for Quiet Supersonic Flight"

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