Progettazione di un payload per l’analisi sperimentale delle deviazioni tra i profili termici reali e il modello di Atmosfera Standard Internazionale ICAO.

The ICAO International Standard Atmosphere represents an ideal model used globally for instrument calibration and the testing of aerospace systems. However, in operational applications, the divergence between this theoretical model and the actual behavior of thermal parameters can be significant. The objective of this work is to design a measurement system for the accurate surveying of the atmospheric thermal profile. The proposed solution consists of a sensor-equipped payload integrated into a weather balloon vector. Due to its reduced mass, the system can reach altitudes three times higher than commercial aviation flight levels, ensuring high repeatability, low costs, and streamlined bureaucratic procedures compared to conventional detection systems. The acquisition of direct observational data allows for the generation of constantly updated atmospheric models, which are also fundamental for the study of climate change. Indeed, density variations in the upper layers of the atmosphere affect the aerodynamic drag of satellites in Low Earth Orbit; monitoring such phenomena is crucial for predicting the reentry times of space debris and mitigating risks associated with the Kessler Syndrome.

L’Atmosfera Standard Internazionale ICAO rappresenta un modello ideale utilizzato globalmente per la taratura di strumenti e il collaudo di sistemi aerospaziali. Tuttavia, nelle applicazioni operative, la divergenza tra questo modello teorico e il reale andamento dei parametri termici può risultare significativa. Il presente lavoro si pone l’obiettivo di progettare un sistema di misurazione per il rilievo accurato del profilo termico atmosferico. La soluzione prevede un payload sensoristico integrato su un vettore a pallone meteorologico. Grazie alla massa ridotta, il sistema permette di raggiungere quote triple rispetto ai livelli di volo dell'aviazione commerciale, garantendo elevata ripetibilità, costi contenuti e una gestione burocratica snella rispetto ai sistemi di rilevazione convenzionali. L’acquisizione di dati osservativi diretti permette di generare modelli atmosferici costantemente aggiornati, fondamentali anche per lo studio dei cambiamenti climatici. La variazione di densità negli strati superiori dell'atmosfera influisce infatti sulla resistenza aerodinamica dei satelliti in orbita bassa; monitorare tali fenomeni è cruciale per prevedere i tempi di rientro dei detriti spaziali e mitigare i rischi legati alla Sindrome di Kessler.