SI VIS PACEM, PARA BELLUM: U-212 NFS: superata la “Critical Design Review”

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In data 21 dicembre 2022, l'OCCAR ha assegnato il secondo emendamento al contratto per U212 NFS: un altro passo importante verso il progressivo sviluppo del programma per i sottomarini del prossimo futuro. Il nuovo emendamento si concentra sulle condizioni commerciali e tecniche per la produzione di un terzo sottomarino NFS basato sul progetto dei sottomarini precedenti, rispettivamente NFS-1 e 2. La consegna del terzo sottomarino è prevista per la fine del 2030. Oltre alla produzione dell’NFS-3, questo nuovo emendamento contrattuale affronta anche l'implementazione di ulteriori progressi tecnologici per migliorare l'efficienza e le prestazioni dei sottomarini all'interno del dominio subacqueo. La fase di produzione dello scafo pressurizzato è ancora in corso e la Critical Design Review (CDR) sta giungendo alla fase conclusiva, soddisfacendo le esigenze del cliente e rispettando costi, tempi e prestazioni.

LA CRITICAL DESIGN REVIEW

In data 15 febbraio 2023 è stato raggiunto un traguardo significativo: la Critical Design Review, un passaggio fondamentale nella realizzazione di una nuova generazione di sottomarini A.I.P.. Si conclude un percorso di progettazione che rappresenta la valutazione formale del progetto finale del sistema, come delineato nelle specifiche del prodotto per ciascun elemento della configurazione. Oltre ad attività intense, impegnative ma collaborative, la CDR ha dimostrato che il progetto è maturo e pienamente conforme ai requisiti di prestazione delle missioni assegnate. Il sistema può ora procedere con la fase di produzione, installazione del sistema, integrazione e test di prova. Dato l'ambiente sottomarino estremamente difficile e gli ultimi progressi della tecnologia di silenziamento nel campo subacqueo, ci si è concentrati sulla definizione di sicurezza, manutenibilità e affidabilità del programma. Sulla base di elevati standard militari subacquei tecnologici, queste caratteristiche sono state completamente affrontate tenendo conto dei vincoli di budget, di programma e di rischio.

Il traguardo è stato raggiunto grazie agli sforzi congiunti e cooperativi di tutte le parti interessate: OCCAR, esperti sottomarini della Marina Militare Italiana e partner industriali guidati da FINCANTIERI, per includere le piccole e medie imprese.

IL DESIGN DELL’U-212 NFS

Il design dell’U212 NFS per la Marina Militare Italiana è guidato dai requisiti per migliorare la resistenza, la flessibilità operativa e le capacità. Grazie al nuovo sistema di combattimento di Leonardo, ai sensori ES-ECM-ECCM di Elettronica SpA ed ai sistemi d'arma pianificati, in particolare i missili da crociera a lungo raggio per attacchi profondi (SCALP NAVAL?), l'U212NFS giocherà un ruolo chiave da sotto la superficie, negli scenari operativi multi-dominio e congiunti-multinazionali.

Fincantieri ha basato il progetto del nuovo sottomarino AIP sull’U212A di TKMS: l'NFS è caratterizzato da uno scafo pressurizzato più lungo di 1,2 metri e da una piattaforma idrodinamicamente potenziata e ulteriormente più silenziosa con una lunghezza fuori tutto di circa 59 metri e un dislocamento in superficie di circa 1.600 tonnellate.

La nuova piattaforma presenta una nuova vela di design in grado di ospitare fino a sette alberi elettrici (con spazio per un ulteriore albero opzionale), consentendo lo sviluppo futuro nella direzione di un sottomarino completamente elettrico. Inoltre, sono in corso studi sul fattore umano per fornire alloggi più confortevoli per i membri dell'equipaggio di nuova generazione.

UNO SFORZO CONGIUNTO OCCAR-FINCANTIERI

L'SDR è stato raggiunto attraverso uno sforzo congiunto di tutte le parti interessate come la Divisione Programma NFS U212 di OCCAR, gli esperti di sottomarini della Marina Militare Italiana e l'insieme delle piccole e medie imprese guidate da Fincantieri. Il design U212 NFS è guidato dai requisiti per migliorare la resistenza, la flessibilità operativa e le capacità. Grazie al nuovo sistema di combattimento, ai sensori e ai sistemi d'arma pianificati, in particolare i missili da crociera a lungo raggio per attacchi profondi, l'U212NFS giocherà un ruolo chiave da sotto la superficie, negli scenari operativi multi-dominio e congiunti-multinazionali. Lo scafo pressurizzato è più lungo di 1,2 metri e da una piattaforma idrodinamicamente migliorata e ulteriormente più silenziosa con una lunghezza fuori tutto di circa 59 metri e un dislocamento in superficie di circa 1.600 tonnellate.

IL CONTRIBUTO DI RIVA CALZONI

L3Harris | Calzoni, azienda leader per sistemi per sottomarini, navi di superficie, nonché sistemi di automazione e controllo, offre prodotti aerospaziali, ausili visivi all'atterraggio e attrezzature speciali per applicazioni navali e subacquee.

L'esperta tecnologia idraulica, meccanica ed elettronica dell'azienda è il risultato di una costante ricerca applicata e sviluppo di sistemi e componenti mirati a soddisfare le specifiche esigenze delle marine militari NATO e alleate. L3Harris | Calzoni (formalmente Riva Calzoni) è una società italiana e fa parte di L3 Harris Technologies Inc. Opera nel mercato navale da oltre 40 anni. Gli alberi sottomarini Calzoni sono sistemi di sollevamento di antenne/sensori utilizzati su molti sottomarini moderni in applicazioni navali in tutto il mondo. L'azienda sviluppa antenne modulari universali (UMM), antenne modulari universali elettroniche (E-UMM) e antenne di comunicazione. Gli UMM sono costituiti da un albero penetrante non nello scafo, specificamente progettato per adattarsi a diversi tipi di pacchetti di sensori utilizzando hardware comune di base. Gli stadi singoli o multipli distribuiscono questi sensori all'elevazione desiderata. L'UMM è in piena produzione da diversi anni, essendo stato designato dalla US NAVY come unico sistema di origine per gli SSN classe Virginia. Gli alberi optronici non penetranti nello scafo resistente sono attualmente in fase di retrofit su altre piattaforme sottomarine negli Stati Uniti e NATO, fornendo tempi di consegna minimi e costi competitivi ai clienti. Lo snorkel e le valvole di ingresso aria/scarico gas, insieme a verricelli, propulsori ausiliari e sistemi di governo, completano l’offerta di Riva Calzoni per le moderne vele sottomarine.

LE NUOVE BATTERIE AL LITIO “FIB/FAAM”

Il nuovo sistema di batterie U212 NFS (a base di litio) ha completato con successo la revisione del progetto di sistema (SDR), ha dichiarato il 16 marzo 2022 l'Organizzazione per la cooperazione congiunta tra gli armamenti (OCCAR).

Questa pietra miliare segna un passo avanti obbligatorio nello sviluppo, nella possibile produzione e nell'integrazione a bordo della flotta U212 NFS. Gli obiettivi principali di SDR erano la sicurezza e l'aumento della capacità operativa del sistema di batterie al litio. La Critical Design Review completa la progettazione di questo sistema di accumulo di energia innovativo e strategico in linea con i requisiti operativi della Marina Militare Italiana.

La batteria al litio-ferro-fosfato (LiFePO4) (in breve chiamata anche "LFP") è un tipo di batteria ricaricabile, nello specifico una batteria agli ioni di litio, che utilizza il litio-ferro-fosfato come materiale catodico.

Il LiFePO4 è stato scoperto dal gruppo di ricerca di John Goodenough all'Università del Texas nel 1996 come un materiale catodico per le batterie al litio. Grazie al suo basso costo, alla sua atossicità, all'abbondanza del ferro, alla sua alta stabilità termica, caratteristiche di sicurezza, buone prestazioni elettrochimiche, e alla sua alta capacità specifica (170 mA·h/g) ha guadagnato una posizione nel mercato.

Il limite tecnico che, inizialmente, ha relegato questa batteria a una nicchia di mercato è stata la sua alta resistenza elettrica.

Questo problema, comunque, è stato parzialmente risolto riducendo la dimensione delle particelle utilizzate nella costruzione, rivestendo le particelle di LiFePO4 con materiali conduttori come il carbonio e, parzialmente, ricorrendo al drogaggio dei semiconduttori. È stato poi scoperto che una migliore conduttività veniva creata con nanoparticelle di carbonio create da precursori organici.

Molti accumulatori al litio (Li-ion) utilizzati nei prodotti di consumo sono delle batterie al litio ossido di cobalto (LiCoO2). Altre varietà di batterie includono litio-ossido di manganese (LiMn2O4) e litio-ossido di nickel (LiNiO2). Le batterie vengono denominate a seconda del materiale utilizzato per il catodo; gli anodi vengono generalmente costruiti in carbonio e vi è un'ampia scelta nell'elettrolita da utilizzare.

Le batterie LiFePO4 restano sempre delle batterie che utilizzano la chimica del litio, perciò condividono con essa gli stessi vantaggi e svantaggi. I vantaggi chiave delle batterie LiFePO4, rispetto alle LiCoO2, sono una maggiore resistenza termica, una maggiore resistenza all'invecchiamento, una più alta corrente di picco e l'utilizzo del ferro che, al contrario del cobalto, ha un minore impatto ambientale.

Gli accumulatori LFP hanno alcune caratteristiche, che possiamo riassumere in vantaggi e svantaggi.

Vantaggi:

Molte batterie LFP hanno una bassa corrente di auto-scarica.

La vita media delle LFP, se usate al 90% della capacità nominale, supera abbondantemente i 2.000 cicli completi di vita utile.

Anche sottoposte a grossi carichi, danno una ottima stabilità in tensione.

Rispetto ad altre tecnologie al litio, le batterie LFP sono soggette ad un effetto di AGING relativamente basso anche se mantenute ad alte temperature

Le celle sono commercialmente disponibili in diversi formati che le rendono particolarmente idonee per realizzare batterie di trazione nelle taglie più popolari di 100 / 200 / 300 / 400 AH

Svantaggi:

L'energia specifica di un accumulatore LFP è inferiore a un accumulatore LiCoO2, anche se i vari produttori stanno investendo per risolvere questo divario.

Le batterie, se nuove, possono subire dei malfunzionamenti se scaricate più del 66%, quindi è consigliato un periodo di rodaggio. Questo, grazie all'introduzione di nuovi catodi, non è più necessario.

Le batterie LFP soffrono durante la ricarica rapida. I nuovi catodi, introdotti da un paio d'anni, permettono correnti di carica pari anche a 5-7 volte la capacità nominale.

Le batterie LIFEPo4 sono un’ottima alternativa che va a sostituire le classiche batterie al piombo AGM, con prestazioni elevate e pesi ridotti anche del 60%. Questa tecnologia è in grado di sopportare 2000 cicli di carica/scarica e si può ricaricare in tempi rapidissimi. La sicurezza è garantita, oltre che dal BMS interno, dal sensore di temperatura che protegge l’intero sistema. Le batterie al Litio possono essere installate su di una infinità di veicoli elettrici attualmente in circolazione:

Elevato numero di cicli,
Peso ridotto del 60%,
Maggior autonomia,
Brevi tempi di ricarica.

LiFePO4 è un materiale intrinsecamente più sicuro rispetto al LiCoO2 e alla controparte al manganese. Il legame Fe-P-O è più forte del legame Co-O così, nel caso cui non vengano rispettate le condizioni operative (cortocircuito, surriscaldamento, ecc.) gli atomi di ossigeno sono più difficili da rimuovere. Questa stabilità della reazione redox, oltre a stabilizzare la cella, aiuta anche il trasferimento dell'energia. Solo le temperature superiori agli 800 °C possono rompere il legame ossigeno: ciò assicura un ampio range sopportabile di temperature rispetto al LiCoO2.

Poiché il litio tende a migrare all'esterno del catodo della cella LiCoO2, lo ione CoO2 causa un'espansione non lineare, che procura danni strutturali alla cella. I vari stati del litio nella formula LiFePO4 sono strutturalmente simili, così le celle LiFePO4 sono strutturalmente più stabili rispetto alla controparte LiCoO2.

Quando totalmente cariche, nel catodo delle celle LiFePO4 non rimane alcuna traccia di litio, mentre nelle celle al cobalto ne rimane circa il 50%.

Attualmente questa tecnologia è impiegata per la costruzione di accumulatori per automobili ibride.

Grazie alla loro relativa economicità, queste batterie vengono utilizzate anche da hobbysti e nel progetto "un computer per ogni bambino".

Nell'ambito dei trasporti, il loro utilizzo non si ferma alle automobili: vengono usate anche nelle biciclette a pedalata assistita, nei motoveicoli elettrici e, nell'utilizzo professionale, nei veicoli per le guardie di sicurezza.

Sono presenti in diversi formati: cilindrici (18650, 26650, 38120, 38140, 40160 - dove 18 sta per il diametro in mm e 65 la lunghezza, sempre in mm), o rettangolari, senza però un formato definito.

Le capacità per le celle cilindriche possono andare da 1.100 mAh (18650) a 16 Ah (40160). Le capacità per quelle rettangolari partono da 20 Ah e possono arrivare fino a 1000 Ah per cella.

IL NUOVO COMBAT MANAGEMENT SYSTEM LEONARDO “ATHENA MK.4” SARA' INTRODOTTO SUI NUOVI U212 NFS

L'U212 NFS includerà anche un sistema di combattimento di nuova generazione con un sistema di gestione dei comandi e controllo delle armi sviluppato da Leonardo, entrambi con significativi contenuti industriali e tecnologici forniti dall'industria, dalla ricerca e sviluppo e dal mondo accademico italiani.

La nuova piattaforma avrà uno scafo pressurizzato esteso, CIC riprogettato per console aggiuntive, tropicalizzazione (operabilità in acqua di mare con temperature tropicali), alberi sollevabili elettrici anziché idraulici, nuovo sistema di monitoraggio del controllo ingegneristico e batterie agli ioni di litio per la propulsione sistema. Inoltre, l'U212 NFS sarà predisposto per il dispiegamento di missili da crociera deep strike a lungo raggio e dei siluri pesanti nazionali Black Shark Advanced di Leonardo. Questi sistemi innovativi saranno anche personalizzati in vista del refitting delle unità precedenti.

LEONARDO'S “ATHENA”® COMBAT MANAGEMENT SYSTEM - Soluzione avanzata per la gestione avanzata del combattimento, modulare e scalabile o (per la M.M. italiana) Sistema Automatico per la Direzione delle Operazioni di Combattimento SADOC Mk.4.

Di recente, per la prima volta in Europa, la multinazionale Italo-britannica-statunitense Leonardo SpA ha reso operativo il sistema di gestione del combattimento o ATHENA® - Architecture & Technologies Handling Electronic Naval Applications - advanced Combat Management Systems (CMS) su tre pattugliatori della Marina militare lituana classe FLYVEFISKEN; tale ordinativo fa parte di un programma di ammodernamento della Marina militare lituana per adeguare le proprie forze navali agli standard NATO. Leonardo ha anche fornito la centrale del tiro Medusa MK4/B e implementato funzionalità di ricerca e soccorso (SAR – Search and Rescue) per la sicurezza delle acque territoriali lituane, poste all’estremo confine dei paesi aderenti all’Alleanza Atlantica.

La società italiana è stata responsabile anche dell’integrazione del sistema di gestione del combattimento con tutti gli altri sistemi presenti sui pattugliatori, tra i quali i radar di sorveglianza e i sistemi per la navigazione. L’architettura di sistema del CMS “Athena” deriva direttamente dalle esperienze maturate dalla società nel settore navale. I sistemi di gestione del combattimento di che trattasi sono caratterizzati da estrema flessibilità e modularità, integrano e riutilizzano capacità multi missione, che ne consentono l’impiego su ogni tipo di unità navale, dai pattugliatori alle portaerei.

Il C.M.S. ATHENA ha già equipaggiato sia le unità navali maggiori della Marina Militare italiana sia le unità di piccolo e medio tonnellaggio della Marina Militare italiana e della Marina Militare degli Emirati Arabi Uniti.

Il Combat Management System ATHENA, è un evoluto sistema di comando e controllo di nuova generazione, ad architettura aperta in grado di garantire le migliori capacità di acquisizione, fusione e gestione dei dati per un’efficace valutazione degli scenari operativi e per la gestione delle risorse a disposizione, assicurando così rapidi ed efficaci processi decisionali.

Il CMS viene inoltre installato nel nuovo cockpit navale sviluppato da Leonardo insieme a Fincantieri per le nuovissime unità PPA. Si tratta di un avanzato sistema di controllo dell’intera nave, alla stregua di un cockpit aeronautico, una sorta “Postazione Integrata Condotta Nave”, che consentirà, per la prima volta, di gestire in modo integrato le operazioni relative sia alla conduzione della nave sia al sistema di combattimento, con un numero ridotto di operatori grazie anche all’impiego di nuove tecnologie di realtà aumentata.

ATHENA® (Architecture & Technologies Handling Electronic Naval Applications), sistemi avanzati di gestione dei combattimenti (CMS), dalle navi pattuglia fino alle portaerei, nonché per programmi di ristrutturazione o refitting.

Il CMS ATHENA® integra tutte le funzioni necessarie per la sorveglianza, la gestione dei sensori e delle immagini tattiche, il supporto alla navigazione, la valutazione delle minacce e l'assegnazione delle armi, la gestione del sistema d'arma, la pianificazione della missione, il collegamento dati tattici multipli e l'addestramento a bordo. Il CMS ATHENA si basa su un'architettura modulare e scalabile completamente ridondante che può essere personalizzata per soddisfare le esigenze specifiche del cliente.

Leonardo ha messo a punto un sistema di comando e controllo (CCS), una versione personalizzata del sistema di gestione del combattimento (CMS) ATHENA. Il nuovo sistema copre tutte le esigenze di gestione operativa in tempo reale attraverso sensori, armi e comunicazioni interconnesse, tutte facilmente accessibili e gestibili attraverso Console Multifunzionali avanzate (MFC). La sua architettura hardware è caratterizzata da nodi di elaborazione completamente remoti e ha un ingombro ridotto grazie alla struttura leggera in fibra di carbonio.

Il nuovo Combat Management System è stato progettato come un unico prodotto, scalabile a diverse tipologie di piattaforme/unità navali a seconda delle loro esigenze e dei loro compiti. La sua struttura portante si basa su una struttura architettonica comune e moduli software/hardware standard in grado di soddisfare le esigenze delle navi da combattimento e di supporto. L'elaborazione remota rende l'intero sistema più resiliente e permette di inglobare l'hardware in una stanza più piccola e dedicata. Questo crea un data center C4I a bordo, riducendo al minimo la necessità di infrastrutture IT al di fuori della sala operativa.

Questo nuovo CMS è in qualche modo un taglio con il passato che sia Leonardo che Marina Militare italiana hanno perseguito appositamente per fornire i nuovi Pattugliatori Polivalenti d’Altura / PPA, le LHD, le Logistic Support Ship / LSS, etc. con un nuovo hardware per essere più interattivi. Gli algoritmi sono invisibili all'equipaggio durante lo svolgimento delle sue missioni, e naturalmente il sistema deve essere affidabile e ben funzionante. Tuttavia, questo nuovo CMS si concentra sull'interfaccia uomo-macchina (HMI).

I CMS vengono messi a punto da Leonardo in collaborazione con Marina Militare e attraverso gruppi di lavoro con marine straniere che richiedono personalizzazioni e/o caratteristiche particolari. Da tutto ciò la MM ha tratto grande beneficio dall'esperienza operativa degli utenti sul campo, che risale ai primi anni 2000, quando i primi CMS della famiglia ATHENA sono stati montati su cacciatorpediniere di classe Orizzonte / Horizon. Per la sua storia operativa, la Marina Militare ha chiamato il CMS con l'acronimo Sistema Automatico per la Direzione delle Operazioni di Combattimento (SADOC). Il SADOC Mk.2 era il CMS di precedente generazione in servizio a bordo di navi militari italiane messe in servizio negli anni '80 e '90 (ad esempio le fregate classe Maestrale e Lupo). Il CMS della famiglia ATHENA che equipaggia cacciatorpediniere di classe Horizon e fregate di classe Bergamini si chiama SADOC Mk.3. Sebbene ciò possa suggerire successivi sviluppi della stessa architettura, SADOC Mk.2 e SADOC Mk.3/ATHENA non hanno nulla in comune. SADOC Mk.3 è stato sviluppato ex novo per il programma Horizon ed è stato influenzato dalla cooperazione con la marina francese. ATHENA è installato su tutte le attuali navi della marina italiana e su 19 navi costruite per clienti stranieri.

L'evoluzione del SADOC Mk.3 richiesta dalla Marina Militare italiana per le sue nuove classi di navi è il nuovo CMS in trattazione. Ma non si tratta di un miglioramento lineare rispetto al prodotto precedente. Al contrario, Marina Militare ha richiesto di rimodellare il sistema sulla base di una vasta esperienza operativa. Leonardo, invece, ha portato in dote un consistente know-how e feedback anche di operatori stranieri. Il processo di costruzione del CMS ha richiesto un anno di lavoro congiunto tra Leonardo e Marina Militare, compresa la realizzazione di alcuni prototipi. Il prodotto finale, è unico e diverso da qualsiasi altro CMS in Europa e negli Stati Uniti. La fase di sviluppo si conclude con la consegna degli ultimi esemplari dei nuovi pattugliatori PPA classe Paolo Thaon di Revel; quindi questo nuovo CMS avrà una lunga vita avanti e capacità in continua crescita.

L'hardware è molto diverso da molti CMS, soprattutto per quanto riguarda il numero limitato di console, che sono meno numerose rispetto ad altri CMS. Il numero di console dipende dal tipo di navi di missione per cui sono concepite. In generale, le marine militari di oggi richiedono più automazione e un numero decrescente di operatori. Un'unità avanzata e complessa come una fregata classe Bergamini dispone di 16 console di bordo. Sull'LHD TRIESTE ci saranno ben 40 consolle. I PPA hanno requisiti simili, ma devono essere dotati di un diverso modo di avvicinarsi alle operazioni. In particolare, essi saranno dotati di un ponte di combattimento attraverso con il quale potranno essere eseguiti sia i compiti di navigazione che quelli di combattimento. Di solito, le navi da combattimento hanno due sale diverse, la sala di navigazione e la sala di combattimento (Centrale Operativa di Combattimento, COC) per il CMS. Nel corso degli anni, l'esperienza operativa ha dimostrato che le navi militari trascorrono il 70% del loro periodo in mare in operazioni non combattenti o a bassa intensità (es. navigazione, transito, scorta, ecc.). In questi casi, Marina Militare ha scoperto che i compiti assegnati richiedono in media sette operatori di console. Solo in caso di operazioni di combattimento ad alta intensità tutte le console sono presidiate. Pertanto, il ponte di combattimento proposto per la prossima generazione di CMS dispone di 7 postazioni di lavoro, compresa quella del comandante. Il comandante cesserà di essere un supervisore e potrà lavorare direttamente sul CMS. Per le operazioni ad alta intensità, invece, il ponte di combattimento consente di installare un ulteriore set di console in una sala adiacente, dietro il ponte di combattimento. Sui PPA, il loro numero è da dodici a 16, a seconda della versione. In sintesi, l'apparente riduzione delle console riguarda solo operazioni non da combattimento o a bassa intensità. Quando si tratta della piena capacità di combattimento della nave, il numero di console di bordo non cambia e anzi si espande. Il CMS ha diverse modalità: addestramento, difesa, combattimento, prontezza per il combattimento e modalità personalizzate che abilitano o disabilitano i sistemi e le armi in proporzione al livello previsto di minaccia o a seconda delle disposizioni di sicurezza. Al fine di eseguire al meglio qualsiasi operazione, ogni postazione di lavoro può anche avere accesso ad applicazioni dedicate per il recupero e la modifica di rapporti di intelligence, traffico marittimo e documenti senza..... camminare intorno alla nave!

L'esportazione all'estero rende indispensabile la progettazione di hardware e software a supporto di armi e sistemi diversi, siano essi ereditati o scelti deliberatamente dai clienti. L'intera architettura del sistema ATHENA-SADOC prende in considerazione la necessità di consentire l'integrazione di una gamma diversificata di sistemi con il minor impatto possibile. Di solito, rendere i sistemi compatibili con l'hardware cinese o russo implica solo qualche aggiustamento software, ma si sono verificati casi in cui si sono dovuti installare unità/moduli speciali per "tradurre" i segnali dal CMS ai sistemi e viceversa. Per fare questo, alcuni componenti utilizzano già protocolli tecnologici agnostici e si sta già lavorando per la realizzazione di una progettazione software di tipo SOA (Service-Oriented Architecture) da implementare sul CMS attuale e futuro.

L'aggiornamento pre-programmato più importante per il CMS è l'aggiornamento di mezza età (MLU) che quasi ogni imbarcazione fa almeno una volta nel corso della sua vita utile. Durante l'obsolescenza dell'MLU vengono affrontati sia l'hardware che il software, e gli esperti di Leonardo portano il CMS allo stato dell'arte attraverso modifiche radicali al software e all'hardware. Oltre ad un aggiornamento radicale pianificato, vengono rilasciati dall’azienda produttrice kit di aggiornamento che possono essere installati a bordo autonomamente dalle singole marine militari. Tali kit sono spesso rilasciati solo su richiesta. In effetti, i militari spesso preferiscono avere un sistema conosciuto e mantenerlo in servizio il più a lungo possibile. Questo perché qualsiasi modifica importante richiede un addestramento aggiuntivo; quindi, il cliente a volte opta per rilasci importanti soltanto quando necessario. Leonardo cerca di mantenere il CMS aggiornato, possibilmente allineato con la migliore tecnologia disponibile, in modo da poter intervenire quando il cliente ritiene indispensabile per modificare i propri sistemi.

Quando il nuovo CMS sarà installato sul primo PPA, qualsiasi miglioramento derivante dal processo di integrazione sarà preso in debita considerazione per la seconda nave e poi eventualmente riadattato sulla prima, e così via per le navi successive. Lo stesso vale per i clienti stranieri, ad esempio con il CMS ATHENA. La società Leonardo raccoglie tutti i feedback basati sull'esperienza operativa al fine di migliorare le prestazioni del prodotto, al fine di proporre miglioramenti alle marine clienti o semplicemente rispondere alle loro esigenze con un rilascio coerente. Tale modo di sfruttare l'esperienza degli utenti si applica sia ai componenti hardware che a quelli software.

Leonardo è già impegnata in attività di ricerca volte ad introdurre nei suoi sistemi un set di strumenti di Intelligenza Artificiale (IA). Il nuovo CMS in consegna alla Marina Militare Italiana metterà già in campo alcuni elementi di analisi predittiva. Nel dettaglio, il CMS sarà in grado di simulare una serie di situazioni di combattimento che possono essere basate su dati reali, come i rapporti di intelligence. La nave può quindi creare uno scenario fittizio per studiare la situazione ed entrare in sala operativa con una buona consapevolezza situazionale sulle capacità del nemico e sul comportamento più appropriato da tenere in combattimento. In breve, per ora quello che si potrà mettere in campo è un sistema di simulazione, ma si sarà presto in grado di comprovare veri e propri set di strumenti di IA per la pianificazione e la previsione delle operazioni. Il primo passo avanti sarà la capacità di analizzare i grandi dati provenienti da fonti multiple per fonderli in risultati completi per i responsabili delle decisioni. In seguito, se il cliente lo sceglie, un programma di ricerca di due-tre anni dovrebbe essere in grado di fornire capacità innovative basate su applicazioni di pura IA.

Il software di Leonardo è basato su versioni hardened dei sistemi operativi Linux e il CMS opererà in un ambiente chiuso. Per le comunicazioni esterne, il sistema comunica solo attraverso connessioni militari sicure (certificate NATO). In parole povere, il CMS non naviga in Internet. Anche la connessione internet disponibile a bordo per la comunicazione privata dell'equipaggio è disaccoppiata dalla rete di comunicazione del CMS. In questo modo, nulla può entrare nella nave semplicemente sfondando attraverso Internet. Nonostante queste precauzioni, le comunicazioni sono continuamente monitorate attraverso applicazioni di early warning che analizzano tutto il traffico in entrata e in uscita da e verso la nave. I sistemi sono dotati di ridondanza di interruttori e firewall che impediscono anche a persone fisiche come hacker o componenti dell'equipaggio non autorizzati di sfondare. In effetti, l'integrazione di sistemi come questi a bordo non è facile, ma è stata una richiesta specifica della Marina Militare Italiana, e i clienti internazionali sono molto interessati ad essere resistenti agli attacchi informatici. Nel prossimo futuro, verranno implementate anche alcune soluzioni contro gli effetti elettromagnetici, ovvero le intrusioni attraverso segnali radar. Secondo alcune voci, aerei come l'F-35 sono già in grado di farlo. È difficile capire fino a che punto il CMS possa entrare in profondità nel CMS (si tratta di dati altamente classificati che, naturalmente, non vengono divulgati). Ma c'è un interesse crescente in tutto il mondo per questo tipo di capacità, quindi si ha bisogno di valutarle e fornire qualche soluzione per proteggere il CMS.

Il mercato primario di Leonardo è la Marina Militare Italiana. Tutte le navi che saranno messe in servizio negli anni a venire monteranno una versione di questo CMS.

Ci si augura che queste navi servano da vetrina per dimostrare le nostre eccezionali capacità sul campo, con un occhio ai mercati in cui siamo già presenti e con l'ambizione di espandersi verso i mercati più dinamici come il Sud-Est asiatico. Il Sud America sembra offrire un terreno fertile per i programmi della società Leonardo da molto tempo, ma i vincoli di bilancio in quelle regioni a volte giocano contro il nostro successo commerciale.

CARATTERISTICHE CHIAVE DEL C.M.S. “ATHENA-SADOC Mk.4”:

Elevato livello di integrazione di sistema e automazione,
Ampia gamma di operazioni di missione supportate,
Architettura aperta, distribuita e modulare,
Ampia adozione di componenti COTS adeguati,
Supporto avanzato per le decisioni tattiche e di pianificazione,
Integrazione con i sistemi Maritime C4I,
Digitalizzazione video (radar, TV), distribuzione e presentazione,
Alto livello di integrazione automatica dei dati dei sensori e coordinamento automatico dei sistemi d'arma,
Prestazioni e affidabilità del sistema per garantire la continuità delle funzioni operative senza perdita di dati,
Flessibilità e modularità con potenziale di crescita e capacità di aggiornamento.

IL NUOVO SILURO PESANTE “ Black Shark Advanced (BSA) prodotto dalla società WASS del Gruppo Leonardo

E’ stato lanciato di recente dal Sommergibile Scirè, il Nuovo Siluro Pesante (NSP) / Black Shark Advanced (BSA) prodotto dalla società WASS del Gruppo Leonardo-Finmeccanica.

Il siluro risulta essere stato lanciato in modalità "Push Out" (sistema di espulsione del siluro dal tubo di lancio mediante un getto d'acqua ad alta pressione); la nuova arma messa a punto da Leonardo era equipaggiata in maniera del tutto innovativa con una nuova e segretissima batteria sperimentale all’ossido di alluminio-argento (Al-AGO).

La società italiana Leonardo Whitehead Alenia Sistemi Subacquei ha ultimato la messa a punto del Black Shark Advanced (BSA) come evoluzione dell’A184, utilizzando i più avanzati sistemi ECCM e sonar. I progressi nella progettazione del motore elettrico e della batteria hanno consentito un aumento sia portata e velocità.

La nuova versione allo stato dell’arte del Black Shark utilizza la filo-guida in fibra ottica per aumentare la capacità di larghezza di banda e della elaborazione del segnale rispetto all’utilizzo del datato filo di rame. Le capacità sonar includono una multi-frequenza che presenta avanzate capacità di analisi spaziale ed angolare. L'obiettivo della progettazione del siluro era un 300% di miglioramento dell'acquisizione passiva e del 200% attiva con il suo avanzatissimo sistema sonar.

Il disegno del motore brushless accoppiato con l'ossido di alluminio-argento (Al-AGO) conferisce al sistema una velocità massima 50+ nodi, ed una autonomia di oltre 50 km. Come tutti gli altri HWTs alimentati a batteria, il sistema di alimentazione non subisce perdite di prestazioni del vecchi sistemi a ciclo Otto alle profondità maggiori in quanto non è presente uno scarico. Il risultato è un miglioramento del 150% nella velocità e del 200% nella resistenza.

Il nuovo siluro avanzato della Marina Militare Italiana è il risultato del programma di governo di A / R SMD 1/2010 per lo sviluppo di nuovi siluri BSA per Euro 87,5 milioni, entro il 2020:

2014/12/02 lancio prima prova nuova NSP / BSA (Nuovo Siluro Pesante / Black Shark avanzata) per SSK Scirè;
2014/06/19 lancio seconda prova nuova NSP / BSA (Nuovo Siluro Pesante / Black Shark avanzata) per SSK Scirè.

Il nuovo BSA armerà italiani di classe Todaro sottomarini, con circa 80 siluri attesi e sarà immagazzinato a bordo di nuovi Pattugliatori classe Paolo Thaon di Revel (versione full), con due lanciatori sotto il ponte di volo: il peso della testata dell’NSP sarà pari a 350/400 kg.

Il lancio di prova del nuovo siluro, avvenuto nel golfo di La Spezia, è stato finalizzato a verificare sul campo i progressi realizzati dalla WASS nell’ambito del progetto del Nuovo Siluro Pesante, sviluppato in collaborazione con la Marina Militare italiana. Il successo del lancio rappresenta un ulteriore passo avanti nella fase di acquisizione da parte della Marina Militare stessa.

La nuova arma subacquea è frutto della ricerca e della tecnologia all'avanguardia tutte italiane: esprime un’eccellenza nazionale nel campo dei prodotti della difesa subacquea grazie all'impiego di soluzioni tecniche innovative in ambito dei sistemi di propulsione, di generazione energia ed elettroacustica. Il nuovo siluro è infatti un prodotto che, per i suoi alti standard qualitativi, è in grado di competere a livello internazionale, con i maggiori player del settore.

Nei prossimi anni, il Black Shark Advanced sostituirà completamente i vecchi Siluri A-184, ora in dotazione ai sommergibili della Marina Militare, incrementando notevolmente, in termini di deterrenza, le capacità della Forza Armata di difesa delle acque e degli interessi nazionali.

Il Black Shark è un siluro pesante da 533 mm di diametro (21 pollici) filoguidato sviluppato dall'azienda WASS - Whitehead Alenia Sistemi Subacquei Spa, confluita in Leonardo-Finmeccanica dal 2016, in accordo alle esigenze operative della Marina Militare Italiana.

Il siluro Black Shark è un'arma multi bersaglio progettato per essere utilizzata da diverse piattaforme di lancio ed impiegabile sia da unità di superficie che da unità subacquee. Il siluro è destinato alla lotta antinave e ASW ed è dotato di due modalità di lancio: "push-out" mediante catapulta oppure "swim-out" in virtù dalla spinta generata dalle eliche.

L'arma è stata concepita per contrastare le minacce tecnologicamente più moderne, siano esse bersagli di superficie o subacquei. Il siluro è filoguidato tramite un cavo in fibra ottica attraverso il quale il mezzo lanciante rimane in comunicazione per trasmettere e ricevere i dati necessari per il buon esito della missione.

Lo sviluppo è iniziato nel 1997 al fine di soddisfare le esigenze della Marina Militare Italiana circa una nuova generazione di siluri pesanti, da usare con gli ultimi sommergibili U212A sulla base dell'A184 Mod.3 ed era inizialmente conosciuto con la denominazione A184 Enhanced (avanzata) suggerendo che si sono sviluppate le specifiche sulla base dell'A184 Mod.3, ma gli è stato dato un nuovo nome per sottolineare che si trattava di un siluro completamente nuovo, migliore di un normale A-184, combinando un nuovo sistema di sonar avanzato (ASTRA), una guida attiva/passiva, un sistema per migliorare l'orientamento e percorsi di controllo, cavo in fibra ottica per la trasmissione di dati tra il siluro e il sottomarino, un nuovo motore potenziato ed eliche a contro-bilanciamento.

Il siluro Black Shark è lungo circa 6 metri, la lunghezza varia in base alla configurazione, sia essa di esercizio o di servizio, ha un diametro di circa 533 mm, è molto silenzioso e può operare in modalità di autoguida nell'ultima fase della missione. Nella sua versione più innovativa è equipaggiato con una nuova batteria Litio-Polimeri, sostituita con la segretissima batteria sperimentale all’ossido di alluminio-argento (Al-AGO).

L'ASTRA (Advanced Sonar Transmitting and Receiving Architecture) è la testa acustica, sia attiva che passiva, del Black Shark, che può essere utilizzata come sensore remoto da parte dell'unità lanciatrice.

NUOVI MISSILI CRUISE SARANNO IN DOTAZIONE AGLI U212 NFS

I vertici della Difesa hanno deciso l'acquisizione di un missile a lungo raggio lanciabile da unità navali e sottomarini per l’attacco a bersagli collocati in profondità sul territorio nemico.

Due candidati al momento sono disponibili:

il TOMAHAWK ,
ed il franco-europeo SCALP NAVAL (al momento questo sembrerebbe il favorito). Il secondo ci garantirebbe una maggiore autonomia.

Nell’ambito dell’EDIDP (European Defence Industrial Development Programme) l'Unione Europa ha ufficialmente approvato il progetto GEODE, da 92 milioni di euro, che punta alla militarizzazione del sistema di posizionamento e navigazione GALILEO - finora utilizzabile solo per applicazioni civili e governative (polizie, guardie costiere, ecc.) - e che potrebbe così essere impiegato pure per la guida di bombe e missili, emancipando l’Europa dalla dipendenza USA nel settore. Il GEODE raggruppa tutte le principali aziende europee, comprese le nostre Leonardo ed Elettronica.

Oltre allo “SCALP NAVAL” di M.B.D.A., si vocifera l’acquisizione di missili da crociera strategici “TOMAHAWK”.

Il BGM-109 Tomahawk è un missile da crociera schierato in Europa occidentale come arma nucleare nel numero di 464 esemplari, in seguito ad un accordo dei paesi della NATO del 1979 (la cosiddetta doppia decisione), fu armato poi, grazie alla precisione del sistema TERCOM, anche con testate convenzionali. Nel frattempo la versione terrestre dell'US Army fu tolta dal servizio in virtù del Trattato INF sugli Euromissili. Una base che doveva ospitare i lanciatori mobili dei "Cruise" era quella di Comiso, scelta che causò polemiche in Italia. In tale base, il BGM-109 e il Pershing II sarebbero stati la risposta alla minaccia degli SS-20. Il lanciatore della versione terrestre era un camion MAN Cat I AI 8x8. Dopo il ritiro degli Euromissili, rimase la versione navale, con testate convenzionali, ampiamente usata negli ultimi 15 anni dagli USA. Ci sono quattro versioni di Tomahawk: il TLAM-C, missile d'attacco terrestre con testata convenzionale, il TLAM-N, missile d'attacco terrestre dotato di testata nucleare, il TLAM-D, missile d'attacco terrestre armato con submunizioni, e il TASM, missile antinave.

Dopo il lancio effettuato mediante un razzo, o un motore ausiliario a razzo, sui lati del Tomahawk si aprono delle alette. Nel giro di pochi secondi il razzo si spegne ed entra in funzione la turboventola del missile. Mentre il Tomahawk sfreccia a ottocento chilometri l'ora, il suo sistema di guida lo dirige sul bersaglio con l'ausilio di un radar-altimetro. Seguendo una traiettoria computerizzata, raggiunge rapidamente il suo primo punto di navigazione (waypoint), normalmente una collina, un edificio o qualche altra struttura fissa. Da qui il TERCOM di bordo lo dirige da un punto all'altro, spesso con strettissime virate, brusche impennate e vertiginose picchiate. La rotta viene costantemente confermata dal sistema elettro-ottico Digital Scene Matching, una piccola telecamera che confronta le immagini riprese con quelle immagazzinate nella memoria del TERCOM. Se viene ravvisata qualche discrepanza fra i dati in memoria e le riprese della telecamera, il TERCOM determina velocemente se il resto dell'immagine è corretta. In questo caso il missile prosegue, altrimenti invia un messaggio alla base che può decidere se far proseguire il missile o farlo autodistruggere. I dati del TERCOM provengono dalla Defense Mapping Agency, l'agenzia cartografica della Difesa, e sono poi comunicati a un centro di pianificazione delle missioni. Da qui vengono inviati via satellite al luogo del lancio. Quando la zona del bersaglio non è stata mappata in precedenza, vengono utilizzate riprese satellitari. Durante la prima guerra del Golfo, la corazzata Missouri lanciò contro gli iracheni sia missili Tomahawk, sia i proiettili dei suoi cannoni principali, usati per gli stessi scopi.

IL RIVESTIMENTO ANECOICO “STEALTH” A BASE DI META-MATERIALI DEI NUOVI U 212 NFS

I metamateriali sono composti macroscopici costruiti artificialmente, costituiti di celle elementari che possono avere disposizione periodica o anche non periodica, ma che devono soddisfare la condizione di avere dimensioni molto più piccole della lunghezza d’onda della radiazione con cui interagiscono. Le celle, costituite da inclusioni poste nel volume o sulla superficie di un materiale ospite, sono progettate per produrre nuove caratteristiche che non si trovano in natura.

Tali proprietà nascono da funzioni di risposta della cella base, qualitativamente nuove, che non sono osservate nei singoli materiali costituenti. La condizione che la cella unitaria sia di dimensioni molto minori della lunghezza d’onda di operazione dipende, come già detto, dal fatto che la radiazione valuta la risposta del materiale operando una media su un volume che ha dimensioni dell’ordine del cubo della sua lunghezza d’onda.

Mentre questo è abbastanza facile nelle microonde, dove la lunghezza d’onda è dell’ordine del centimetro, e quindi i blocchi unitari di costruzione possono avere dimensioni dell’ordine del millimetro o di una sua frazione, nel campo dell’infrarosso o del visibile le strutture devono avere dimensioni nanometriche e questo costituisce una sfida alle tecnologie moderne di costruzione di materiali innovativi.

I metamateriali così definiti sono materiali costruiti per avere un comportamento elettromagnetico che si estrinsechi in costante dielettrica (ε) e permeabilità magnetica (μ) con valori prestabiliti all’inizio della loro progettazione.

È possibile anche pensare di costruire, seguendo gli stessi principi, metamateriali con particolari comportamenti termici o meccanici: essi hanno mostrato una flessibilità senza precedenti nel manipolare le onde elettromagnetiche e produrre nuove funzionalità includendo, per es., la capacità di costruire sistemi ottici con potere risolutivo molto inferiore alla lunghezza d’onda (super risoluzione) e di rendere oggetti macroscopici invisibili.

Essi offrono possibilità interessanti per nuove applicazioni elettromagnetiche in diverse aree, come:

le immagini mediche;
nuove lenti;
antenne per radar;
applicazioni ai sistemi di difesa;
telecomunicazioni e così via.

Sono di particolare importanza nell'elettromagnetismo: sono promettenti per le applicazioni ottiche e nel campo delle microonde e radome di antenne.

Il processo di realizzazione di una struttura che soddisfi determinati requisiti è estremamente complesso ed integrato nelle sue varie fasi che vanno dalla concezione ed analisi strutturale alla scelta dei materiali e loro caratterizzazione, passando per lo sviluppo di nuove tecnologie di fabbricazione e prova ed infine alla certificazione o qualifica della struttura stessa.

Per essere realmente capaci di introdurre innovazione è richiesta in tale settore una forte integrazione verticale che consenta di raggiungere obiettivi di ricerca tecnologica molto ben individuati quali:

La riduzione dei costi di progettazione e certificazione attraverso lo studio e lo sviluppo di metodi e modelli di simulazione innovativi;
La riduzione dei tempi e dei costi di produzione e di assemblaggio attraverso lo studio, lo sviluppo e la messa a punto di nuovi processi di fabbricazione e prototipizzazione.
Lo sviluppo di nuovi materiali altamente performanti e multifunzionali al fine di ridurre il peso e quindi il costo della struttura.

Per poter perseguire costantemente tali obiettivi, le attività dell'Unità disciplinare sono quindi finalizzate a:

Garantire le competenze e i mezzi strumentali presidiati, lo sviluppo di programmi e progetti di ricerca.
Contribuire alla competitività aziendale.
Garantire il rispetto delle normative aeronautiche e spaziali vigenti.

Come già detto, un metamateriale è un mezzo artificiale che dal punto di vista elettromagnetico, esibisce proprietà che vanno al di là di quelle possedute dagli ordinari mezzi naturali.

Il procedimento realizzativo è costituito dalla ripetizione periodica di una cella unitaria con dimensione caratteristica a, che rispetta il limite di omogeneizzabilità a < λ/4.

Rispettando tale condizione, il mezzo risulta omogeneizzabile e può essere descritto attraverso una permettività e una permeabilità efficaci.

L’assorbitore metamateriale ideale è un dispositivo in cui tutta la radiazione incidente è assorbita alla frequenza di lavoro.

Progressive ottimizzazioni della struttura hanno portato all’elaborazione di alternativi modelli di assorbitori metamateriali con assorbimenti fino al 99.99%.

Le prospettive di impiego nella componentistica spaziale sono la riduzione delle interferenze nei circuiti elettronici per risolvere problemi di compatibilità elettromagnetica; il perfezionamento delle proprietà radiative delle antenne soprattutto nella riduzione della radiazione dei lobi laterali; la riduzione della radar cross section (RCS); la ottimizzazione di apparati radar sia nella rilevazione che nell’occultamento verso altri sistemi radar.

Le caratteristiche macroscopiche del metamateriale non dipendono solo dalla sua struttura molecolare, ma anche dalla sua geometria realizzativa. In altri termini, un metamateriale guadagna le sue proprietà dalla sua struttura piuttosto che direttamente dalla sua composizione chimica.

Per distinguere i metamateriali da altri materiali compositi, il termine metamateriale viene di solito usato per un materiale che ha proprietà insolite. Il termine fu coniato nel 1999 da Rodger M. Walser dell'Università del Texas ad Austin.

Egli definì i metamateriali come: “””Compositi macroscopici aventi una architettura tridimensionale cellulare periodica e sintetica progettata per produrre una combinazione ottimizzata, non disponibile in natura, di due o più risposte a una specifica sollecitazione”””.

Ricercatori sull'elettromagnetismo spesso usano il termine in modo abbastanza ristretto per materiali che rivelano una rifrazione negativa. Alla Duke University Pratt School of Engineering e all'Imperial College di Londra è stato realizzato un metamateriale con indice di rifrazione negativo rispetto alle microonde con un array di piccole antenne risonanti metalliche di dimensioni inferiori alla lunghezza d'onda delle microonde. Il metallo utilizzato come materiale non ha la proprietà dell'indice di rifrazione negativo, ma la assume come metamateriale con quella particolare struttura geometrica.

Un metamateriale interessa le onde elettromagnetiche, avendo caratteristiche strutturali più piccole della lunghezza d'onda della radiazione elettromagnetica con cui interagisce. Per esempio, se un metamateriale si trova a funzionare come materiale omogeneo fedelmente descritto da un effettivo indice di rifrazione, le sue caratteristiche devono essere più piccole della lunghezza d'onda. Per la luce visibile, la cui la lunghezza d'onda è tipicamente minore di un micrometro (560 nanometri per la luce del sole), le strutture sono generalmente la metà di questa dimensione o più piccole; per es., meno di 280 nanometri. Per la radiazione delle microonde, le strutture necessitano solo che siano sull'ordine di un decimetro.

I metamateriali a frequenza delle microonde sono di solito artificiali, costruiti come schiere (arrays) di elementi elettricamente conduttivi. Sono di solito sono composti da strutture periodiche, e di conseguenza hanno molte similarità con i cristalli fotonici e le superfici di frequenza selettive.

Il più grande potenziale dei metamateriali è la possibilità di creare una struttura con un indice di rifrazione negativo, poiché questa proprietà non viene trovata naturalmente in nessun materiale.

Un'applicazione dei metamateriali potrebbe essere quella di manipolare le frequenze comprese tra i 300 GHz e i 10 THz. Queste frequenze non possono essere gestite dalle apparecchiature elettroniche convenzionali per via della frequenza eccessivamente elevata ma nel contempo hanno frequenze troppo basse per essere gestite dalle apparecchiature ottiche. Ricercatori del Los Alamos National Laboratory utilizzando dei metamateriali sono riusciti a manipolare segnali entro questo intervallo di frequenze.

Si possono utilizzare i metamateriali per l'occultamento di velivoli o navi ai radar e alla radiazione ottica. I primi metamateriali furono sviluppati da W.E. Kock nei tardi anni '40.

I metamateriali possono essere un punto di partenza possibile per costruire dispositivi mascheranti o dispositivi di occultamento.

Nell'ottobre del 2006, un gruppo di scienziati britannici e statunitensi creò un metamateriale che rendeva un oggetto invisibile alla radiazione delle microonde. Poiché la luce è precisamente un'altra forma di radiazione elettromagnetica, questo venne considerato il primo passo verso un dispositivo mascherante per la luce visibile.

Il 2 aprile del 2007, due ingegneri della Purdue University annunciarono un progetto teorico per un dispositivo mascherante ottico basato sul concetto britannico del 2006. Il progetto schiera un apparato di minuscoli aghi progettati per un raggio di centrale che renderebbe un oggetto come fosse dentro un manto invisibile ad una lunghezza d'onda di 632.8 nanometri.

La Duke University e l'Imperial College London stanno attualmente facendo ricerche riguardo a questo uso di metamateriali e sono riusciti a nascondere un oggetto allo spettro delle microonde utilizzando speciali anelli concentrici; le microonde furono semplicemente influenzate dalla presenza dell'oggetto nascosto.

I meta-materiali sono stati proposti per progettare antenne agili. Una ricerca del National Institute of Standards and Technology ha dimostrato che pellicole sottili di metamateriali possono fortemente ridurre la dimensione dei circuiti risonanti che generano le microonde, potenzialmente permettendolo perfino ai più piccoli cellulari e altri dispositivi a microonde. È stato teorizzato che i metamateriali potrebbero essere progettati per flettere la materia circostante a causa delle sue proprietà subatomiche. Similmente un mantello di metamateriale potrebbe per esempio piegare un proiettile attorno a una persona piuttosto che assorbire l'impatto come fanno i tradizionali giubbotti antiproiettile.

Nel 2006, i ricercatori della Duke University e dell'Imperial College di Londra erano riusciti a muovere i primi passi per la creazione di un "mantello dell'invisibilità" sfruttando le particolari proprietà di alcuni metamateriali appositamente messi a punto. Alcuni ricercatori hanno a quel punto cercato di trovare un analogo "mantello" per le onde sonore, scontrandosi tuttavia con la difficoltà che alcune analogie fra le onde elettromagnetiche e quelle sonore indispensabili per trasferire il risultato ottenuto nell'abito delle microonde a quello delle onde sonore sembravano valide solamente nelle due dimensioni me non nelle tre.

Ora, come riportano in una nota pubblicata sul "Physical Review Letters", Steven Cummer della Pratt School of Engineering della Duke University e David Schurig della North Carolina State University sono riusciti a elaborare un modello teorico che ha permesso loro di dimostrare che, almeno in linea di principio, è possibile mettere a punto metamateriali che si comportino come un "mantello dell'invisibilità acustica".

La prima possibile applicazione di questa tecnica, se e quando si dimostrerà perseguibile anche in via pratica, è quella della creazione di scudi acustici che impediscano la localizzazione di sottomarini da parte dei sonar, di chiaro interesse militare.

Tuttavia i ricercatori che hanno elaborato la teoria non nascondono ambizioni di ben più vasta portata. In particolare, essi hanno indicato che una possibile linea di ricerca potrebbe puntare alla progettazione di "scudi" in grado di schermare le onde sismiche.

I metamateriali sono mezzi artificiali provvisti di strutture periodiche che esibiscono proprietà uniche quando interagiscono con onde elettromagnetiche rispetto ai mezzi naturali.

I metamateriali, che offrono opportunità di applicazione interessanti in tutto lo spettro elettromagnetico, si rivelano cruciali alle frequenze del Terahertz (THz). La radiazione THz si colloca nello spettro delle onde elettromagnetiche tra le microonde e l’infrarosso, dunque invisibile all’occhio umano, e risulta essere la nuova frontiera di ricerca e di applicazioni tecnologiche in svariati settori che vanno dall’astronomia allo studio dei beni culturali.

La natura non ionizzante della radiazione THz consente, inoltre, applicazioni avanzate nella scienza dei materiali e nella diagnostica medica, consentendo di identificare diverse sostanze, ad esempio cellule tumorali, attraverso i loro specifici pattern di assorbimento.

Lo sviluppo di metamateriali assorbitori alle frequenze elettromagnetiche del THz rappresenta una fertile e interessante area di ricerca poichè è difficile trovare materiali naturali con elevati assorbimenti in bande spettrali strette e facilmente integrabili in dispositivi su tecnologia planare.

Inoltre, la possibilità di creare prototipi potenzialmente flessibili ed indossabili, apre questo filone di ricerca a svariate nuove applicazioni in campo medico, aerospaziale e della sicurezza.

Da una collaborazione tra due team del Cnr, nasce un dispositivo a forte assorbimento nel campo THz, ultra-leggero, ultra-sottile, biocompatibile, facile da fabbricare e potenzialmente arrotolabile ed indossabile. L’istituto Imm-Cnr ha realizzato il dispositivo con un nuovo processo di fabbricazione di substrati ultra-sottili che possono essere facilmente attaccati e staccati dal loro supporto rigido sfruttando particolari trattamenti chimici della superficie come nel caso di un adesivo. La verifica delle peculiari prestazioni del metamateriale è stata resa possibile grazie ad un innovativo sistema per spettroscopia THz nel dominio del tempo (THz-TDS) messo a punto dal team dell’Isc-Cnr e del Dipartimento di fisica dell’Università Sapienza. Ciò ha consentito di eseguire la verifica delle prestazioni del dispositivo previste in fase di progetto con una accuratezza mai ottenuta prima d’ora nelle medesime condizioni operative in cui il metamateriale flessibile ed indossabile potrà trovare impiego. I risultati della ricerca sono stati pubblicati sulla rivista Scientific Reports.

GLI INTERESSI STRATEGICI ITALIANI

Dopo le oramai innumerevoli applicazioni aeronautiche, si avvicina a grandi passi anche l’utilizzo di questa interessantissima tecnologia anche nei mezzi subacquei. I nuovi U212 NFS saranno sempre più all’avanguardia come mezzi insidiosi, sempre più invisibili all’occhio ed all’orecchio di coloro che sono ostili agli interessi della nostra Patria.

….Gli attuali eventi storici ci devono insegnare che, se vuoi vivere in pace,

devi essere sempre pronto a difendere la tua Libertà….

La difesa è per noi rilevante

poiché essa è la precondizione per la libertà e il benessere sociale.

Dopo alcuni decenni di “pace”,

alcuni si sono abituati a darla per scontata:

una sorta di dono divino e non,

un bene pagato a carissimo prezzo dopo innumerevoli devastanti conflitti.…

…Vorrei preservare la mia identità,

difendere la mia cultura,

conservare le mie tradizioni.

L’importante non è che accanto a me