Anche se ha passato 40 anni ad arrugginire nel deserto dell’Arizona, nell’ottobre 2016 stava volando a miglia di altezza sopra Guam. Il Martin WB-57F, con un logo della NASA sulla coda, è salito nella troposfera in una missione chiamata POSIDON, un’indagine sui cirri e altri fenomeni atmosferici. Portandosi tra le otto e le 11 miglia di altitudine, ha volato intorno a un tifone, si è immerso nei pennacchi vulcanici per studiare il gas di anidride solforosa, ha misurato la densità e lo spessore delle nuvole e ha annusato le molecole di ozono.
“Le nuvole di cirri non sono così ben comprese”, dice Eric Jensen, uno scienziato atmosferico del centro di ricerca Ames della NASA e uno dei ricercatori principali della missione POSIDON. Queste strutture, che formano le incudini dei temporali e, alle alte quote, regolano la quantità di vapore acqueo e altre particelle che galleggiano nella stratosfera, sono “una delle grandi incertezze nella nostra capacità di prevedere i cambiamenti climatici…. Quindi queste misurazioni delle nuvole, capire come si formano e come si evolvono, è molto importante per migliorare questi modelli globali”, dice Jensen.
Il Pacifico occidentale è il laboratorio perfetto per studiare i cirri, soprattutto durante l’autunno, quando i temporali sono una caratteristica quotidiana e i tifoni possono prendere vita in qualsiasi momento. “Guam è proprio al centro dell’azione”, dice Jensen. L’aria calda e umida che sale dall’oceano intorno all’isola spinge le nuvole ad altitudini particolarmente elevate. Forti venti tagliano le cime delle nuvole, formando i cirri, che sono sottili strisce di cristalli di ghiaccio. Piccole particelle – da pezzi di schiuma di mare a inquinanti di fabbrica soffiati dall’Asia – si arrampicano in queste strisce, dove possono essere trasportate intorno all’intero pianeta.
L’alta quota di queste formazioni le rende difficili da studiare – troppo alte per la maggior parte degli aerei da raggiungere con pesanti carichi di strumenti e troppo basse e vaporose per i satelliti da visualizzare con una risoluzione abbastanza alta per misure accurate. Ma nel 2011, il team di Jensen ha messo le mani su un WB-57, e gli alti cirri sono stati a portata di mano.
L’aereo è l’ultima versione del bombardiere B-57, con la capacità di portare un carico utile più pesante ad altitudini più elevate di qualsiasi altro aereo di ricerca disponibile. “Ed è davvero resistente, così si può volare vicino alla convezione – questi grandi temporali – che è un ambiente turbolento”, dice Jensen. Con i WB-57, gli scienziati possono inviare strumenti per campionare direttamente le nuvole.
L’aereo che ha volato nella missione di Guam e altri due WB-57 – tutti e tre hanno più di 60 anni – sono gli unici aerei del loro tipo che operano oggi. Il B-57 in realtà è venuto al mondo come l’English Electric Canberra, un bombardiere medio a reazione di progettazione britannica concepito durante la seconda guerra mondiale, anche se non ha fatto il suo primo volo fino al 1949. Un anno dopo, quando le ostilità scoppiarono in Corea, l’esercito statunitense iniziò a cercare un sostituto per il Douglas B-26 Invader (che volò nella seconda guerra mondiale come A-26). Come parte di una dimostrazione dell’idoneità del Canberra, il bombardiere britannico fece il primo volo a reazione senza carburante attraverso l’Atlantico. Questo ha fatto sì che la U.S. Air Force si aggiudicasse il lavoro. La Glenn L. Martin Company ottenne la licenza per costruire la versione americana, il B-57, che fece il suo primo volo nel 1953. (Troppo tardi per il combattimento in Corea, fu inviato lì per difendere l’armistizio del 1953). Sebbene la versione americana abbia ufficialmente abbandonato il moniker “Canberra”, molti si riferiscono ancora all’aereo con quel nome.
I WB-57 della NASA volano fuori dall’aeroporto Ellington di Houston, non lontano dal Johnson Space Center, come parte della flotta di ricerca ad alta quota dell’agenzia. Secondo Charlie Mallini, che gestisce il programma WB-57, l’aereo occupa una nicchia di ricerca. “È uno degli aerei principali della NASA per il lavoro sull’atmosfera”, dice. “Ci sono solo tanti aerei che vanno alle altitudini a cui andiamo noi. E possiamo trasportare un sacco di cose diverse – antenne, sonde campione e altri carichi utili.”
Gli altri aerei di ricerca ad alta quota della NASA, l’ER-2 (una versione dell’aereo spia U-2) e il drone Global Hawk, volano almeno quanto il Canberra e offrono una maggiore portata e durata. Ma il Canberra può trasportare tre volte il carico utile dell’ER-2 e più di quattro volte quello del Global Hawk. Questa capacità permette al WB-57 di trasportare più di due dozzine di strumenti, distribuiti tra il muso, un ampio vano di carico utile, vani nelle ali e pod montati sulle ali. Il Canberra è anche l’unico dei tre velivoli di ricerca che può trasportare un membro dell’equipaggio sul sedile posteriore per far funzionare gli strumenti e trasmettere i dati a una squadra a terra. “Gli scienziati possono prendere decisioni in tempo reale per riorientare dove vogliono andare”, dice Mallini. “Questo dà loro molta flessibilità per ottenere i dati migliori.”
Mallini si è unito al programma nel 2011 come ingegnere capo dopo aver lavorato al programma Constellation della NASA, l’iniziativa scartata per mandare gli astronauti sulla luna e su Marte. Nel 2014, è diventato il project manager del programma WB-57. Mostra l’aereo alla loro base, l’Hangar 990 di Ellington, un’ex base dell’Air Force. Il NASA 927, l’aereo che ha volato nella missione POSIDON, siede vicino alla porta dell’hangar mentre Tom Parent, uno dei piloti dei Canberra, istruisce i piloti in visita della Naval Test Pilot School sul suo funzionamento. (Piccoli gruppi di aviatori del centro si addestrano sul WB-57F per alcuni giorni ogni anno, dando loro esperienza di volo ad alta quota). Un secondo aereo, il NASA 928, è in fase di grande manutenzione; i suoi motori sono stati rimossi e la sua stiva è aperta e vuota. L’ultimo membro della flotta, il NASA 926, è appollaiato all’altra estremità dell’hangar, circondato da pallet per il trasporto di strumenti e container pieni di strumenti, pezzi di ricambio e altre attrezzature per gli spostamenti fuori Houston.
Le cariche di Mallini sembrano l’equivalente aereo delle muscle car. Le loro ali si estendono per 122,5 piedi – quasi 20 piedi più lunghe delle ali di un U-2S – fornendo la portanza necessaria per raggiungere altitudini che richiedono tute pressurizzate e dando al WB-57F il suo soprannome: l’ala lunga. Un pesante motore Pratt & Whitney TF33, simile a quelli usati nei bombardieri B-52, è montato al centro di ogni ala e fornisce all’aereo 31.000 libbre di spinta. Questa potenza rende il decollo sia rumoroso (i livelli di rumore della cabina di pilotaggio possono raggiungere i 105 decibel) che snervante. “È una cosa che apre gli occhi e, per chi vola per la prima volta, un po’ sconcertante”, dice Parent. “Quando i motori sono avanzati alla potenza di decollo, l’intero aereo trema così tanto che è difficile leggere il motore e gli strumenti di volo.”
Parent è uno dei quattro piloti dell’aereo vintage. Si è unito al progetto nel 2011 dopo essersi ritirato dall’Air Force. Durante i suoi 25 anni di carriera militare, ha servito come capo equipaggio per gli F-111, poi ha volato sui B-52 e, infine, sugli U-2. Soprannominato “Duster” per i folti baffi (un “cookie duster”) che indossava durante una missione in Afghanistan, Parent ha registrato più di 900 delle sue quasi 8.000 ore di volo nel Canberra. Nella cabina di pilotaggio, Parent e i suoi colleghi piloti affrontano una strumentazione del 1960. (I sensori dei sedili posteriori sono stati aggiornati ai moderni display in vetro). “Nulla è automatizzato nella cabina di pilotaggio, tranne il nuovo autopilota digitale”, dice Parent. “I display della cabina di pilotaggio sono cambiati molto poco da quando l’aereo ha volato per la prima volta.”
I B-57 hanno servito per due decenni, compreso il combattimento in Vietnam. Nei primi anni ’60, la General Dynamics fu incaricata di progettare il modello F per la ricognizione ad alta quota e l’osservazione atmosferica. I WB-57F, operati dal 58° Weather Reconnaissance Squadron nel New Mexico, furono inviati in tutto il mondo per individuare tracce di test nucleari atmosferici. Gli ultimi B-57 militari sono stati messi in naftalina nel 1974, sostituiti, tra gli altri, dal supersonico SR-71.
NASA ha iniziato a prendere in prestito Canberra dall’Air Force negli anni ’60. Dopo che il modello aveva dimostrato la sua utilità come piattaforma di ricerca, l’agenzia ne acquisì due in modo permanente. Uno di essi servì inizialmente come aereo da ricognizione, compreso un dispiegamento alla base aerea Rhein-Main in Germania, mentre l’altro iniziò la vita come bombardiere e servì negli Stati Uniti. Entrambi sono stati convertiti in modelli RB-57F dopo circa 10 anni di carriera. “La storia è una delle cose belle di questi aerei”, dice Parent. “Tutti guardano e si stupiscono che esistano ancora. La maggior parte si trova nei musei. Infatti, stavamo guardando i musei per il nostro ultimo aereo fino a quando non ne abbiamo trovato uno nel boneyard.”
Air Force 63-13295, anche lui un RB-57F, si era ritirato alla Davis-Monthan Air Force Base di Tucson nel luglio 1972. Si è seduto lì per quasi 39 anni, cuocendo sotto il sole del deserto. Poi, nel maggio 2011, gli ingegneri della NASA sono scesi nel cantiere per farlo risorgere. “Abbiamo guardato il lavoro in arrivo e abbiamo visto la necessità di un terzo aereo”, dice Mallini. “Questa era una specie di ultima opportunità. Gli aerei stavano lentamente decadendo. E i nostri aerei stavano diventando vecchi. È come avere una polizza assicurativa. E spesso abbiamo un aereo fermo per la manutenzione, quindi quello nuovo ci permette di avere ancora due aerei disponibili”.”
Ci sono voluti due anni per ringiovanire l’aereo, utilizzando parti recuperate da altri aerei rottamati. (Una seconda cellula, che aveva subito più danni durante il suo tempo di stoccaggio, servì come banco di prova, aiutando gli ingegneri a determinare come smontare e rimettere insieme le cose prima di applicare la chiave o il cacciavite al 63-13295). “L’abbiamo spogliato fino al metallo nudo”, dice Mallini. “Le ali sono state messe in maschere e ricostruite da zero. Poi lentamente ma inesorabilmente lo abbiamo rimesso insieme”. Nell’agosto 2013, il 927 della NASA ridenominato ha preso il volo per la prima volta in più di quattro decenni – una delle interruzioni più lunghe per qualsiasi aereo consegnato a un boneyard.
Mantenere in volo tre aerei sessagenari può richiedere molto tempo. I pezzi di ricambio per i loro sistemi più vecchi possono essere trovati solo nei musei e nei depositi di rottami. La fusoliera dell’aereo che è servito come banco di prova per il restauro del NASA 927, per esempio, è stata spedita nello Utah per testare un aggiornamento del sedile eiettabile. Poi è stata mandata a Houston, dove il personale di manutenzione della NASA ha tolto i comandi dell’acceleratore e altre leve, i cavi e “una serie di altre cose”, dice Mallini. “Abbiamo scroccato tutto quello che potevamo scroccare. Ci sono pochissime parti specifiche dell’aereo da trovare.”
Per peggiorare le cose, i disegni tecnici originali sono a volte incompleti o inesistenti. Di conseguenza, il team a volte deve fare il reverse engineering dei componenti, realizzandoli a mano o con stampanti 3D. Alcuni sistemi sono al di là di tweaking e ri-creazioni. Questo includeva l’autopilota analogico degli anni ’60, che utilizzava tubi a vuoto, elementi che non si possono trovare da Fry’s o persino su Amazon. “Abbiamo avuto persone che hanno setacciato Internet alla ricerca di tubi”, dice Alyson Hickey, ingegnere capo del programma Canberra. “Alla fine abbiamo sostituito il tutto con un moderno autopilota digitale”. Inoltre, il programma ha sostituito i seggiolini eiettabili con un modello usato sull’F-16, aggiornato il carrello di atterraggio e installato un nuovo sistema di comunicazione satellitare.
Il programma Canberra aiuta a pagare il conto per queste ampie modifiche e riparazioni facendo volare strumenti per altre agenzie governative, il mondo accademico e il settore commerciale. Dieci anni fa, uno dei migliori clienti era il Dipartimento della Difesa, che ha prenotato l’aereo per settimane per il suo programma Battlefield Airborne Communications Node. Il Canberra trasportava attrezzature che lo convertivano in un “traduttore universale”. Aerei e altre risorse che usano sistemi di comunicazione incompatibili userebbero il Canberra per parlare tra loro. Con i loro loghi della NASA dipinti sopra, gli aerei sono stati schierati in Afghanistan a partire dal 2008, dove hanno condotto 50 missioni. I dispiegamenti all’estero sono terminati nel 2012, quando il ruolo è stato assunto da altri aerei, ma i WB-57 conducono ancora test di sviluppo per il programma negli Stati Uniti.
La maggior parte del lavoro quotidiano dei Canberra, tuttavia, sta conducendo la scienza a bordo. È l’aereo ideale da commissionare quando arriva un compito insolito. Nell’agosto 2017, per esempio, due WB-57 che volavano a circa 50 miglia l’uno dall’altro hanno osservato quasi otto minuti dell’eclissi solare totale lungo il percorso del sole attraverso gli Stati Uniti. Più tipicamente, i WB-57 studiano l’aria. Durante la stagione delle tempeste del 2015, un Canberra è andato in missione sopra quattro formazioni: L’uragano Joaquin e la tempesta tropicale Erika nell’Atlantico e gli uragani Marty e Patricia nel Pacifico. Ha volato a 60.000 piedi o più in alto, tracciando figure-4 e altri modelli che lo hanno portato direttamente sopra il centro di ogni tempesta da una a tre volte per volo. Non ci siamo mai dovuti preoccupare che qualcuno dicesse: “Quell’uragano è troppo alto per sorvolarlo”, dice Daniel J. Cecil, ricercatore presso il Marshall Space Flight Center della NASA in Alabama e ricercatore principale di uno degli strumenti di rilevamento delle tempeste.
Per un esperimento, l’aereo ha lasciato cadere nelle quattro tempeste più di 800 piccole sonde, chiamate dropsonde, ognuna poco più corta e larga di un tubo di carta. Durante la discesa di 10-15 minuti, trasmettevano all’aereo velocità e direzione del vento, temperatura e pressione dell’aria, umidità e temperatura della superficie del mare, insieme all’altitudine determinata dal GPS. Un secondo esperimento ha utilizzato le microonde per misurare la velocità del vento sulla superficie dell’oceano. “È difficile ottenere una misura diretta sull’oceano aperto, specialmente quando la superficie è agitata da venti di 100 miglia all’ora”, dice Cecil. “E gli strumenti sui satelliti sono accecati dalla pioggia, o non sono in grado di risolvere le velocità del vento”. Lo strumento di Cecil misura l’aumento della radiazione a microonde emessa dalla spessa schiuma marina sollevata; l’intensità della radiazione indica la velocità del vento superficiale che la crea.
“Patricia è stata la tempesta più interessante”, dice Cecil. “Nel corso di circa un giorno, è esplosa da una tempesta tropicale al più forte uragano mai misurato in questa parte del mondo. In un passaggio attraverso il centro, abbiamo misurato l’intero occhio e la parete dell’occhio. Abbiamo ottenuto un campionamento molto buono e dettagliato.”
Forse la missione atmosferica più ambiziosa, però, è stata POSIDON, il progetto Guam del 2016. (Il nome della missione è l’abbreviazione di Pacific Oxidants, Sulfur, Ice, Dehydration, and cONvection). È stato progettato per far luce sui processi fisici e chimici vicino alla tropopausa, il confine tra lo strato inferiore dell’atmosfera, la troposfera, e lo strato successivo, la stratosfera. “Le nuvole di cirri che si formano lì servono come l’essiccazione finale dell’aria sulla sua strada verso la stratosfera, ma i dettagli del processo sono complicati”, dice Troy Thornberry, uno scienziato ricercatore presso l’Università del Colorado Boulder che lavora con la National Oceanic and Atmospheric Administration, che era il ricercatore principale per diversi strumenti POSIDON. “Storicamente, i modelli climatici hanno ignorato la stratosfera perché pensavamo che non ci fosse nulla di interessante lassù”, dice. “Come più modelli sono diventati più dettagliati, però, è diventato chiaro che ci sono lacune nella nostra conoscenza relativa alla stratosfera che dovremmo affrontare”. Questa zona di transizione è anche dove le particelle come gli aerosol possono essere trasportate nella stratosfera e poi girare intorno al globo, disperdendo la luce del sole e portando alla distruzione dell’ozono. Thornberry e altri stanno cercando di capire i processi in atto nella stratosfera ora, prima che le attività umane li modifichino ulteriormente.
Per condurre questi studi, diverse decine di scienziati, ingegneri, piloti e tecnici hanno fatto il viaggio di 7.500 miglia da Houston a Guam. Gli hangar della Andersen Air Force Base erano in fase di ricostruzione, quindi il velivolo – il 927 della NASA – condivideva un hangar di manutenzione della United Airlines all’aeroporto internazionale di Guam, dove l’equipaggio della compagnia aerea invitava spesso il team scientifico a unirsi ai loro buffet del pranzo.
Durante tre settimane sull’isola, i team hanno condotto nove voli scientifici. “È stata una missione impegnativa, soprattutto a causa del calore”, dice Tom Parent, che ha pilotato molti dei voli. “Diventavi così caldo e disidratato che quando arrivavi in volo eri già un po’ abbattuto. Poi si volava per circa sei ore, e si doveva risparmiare gas tornando a una destinazione isola senza un sacco di opzioni di deviazione, che era un po ‘preoccupante.”
In molte di queste missioni, l’aereo ha volato vicino a grandi celle temporali convettive, salendo da 43.000 piedi a 60.000 piedi e indietro di nuovo per raccogliere campioni. In due voli, il Canberra ha studiato il deflusso dal tifone Haima, e nel suo ultimo volo, si è immerso in nuvole di gas vulcanici dalle isole in Papua Nuova Guinea per campionare i composti di zolfo. Per alcuni dei voli, gli strumenti lanciati dal pallone hanno studiato lo stesso pezzo di cielo della NASA 927, fornendo un controllo sui dati del suo carico utile.
Le squadre di strumenti hanno monitorato i voli dall’hangar United, utilizzando le immagini del satellite meteorologico per dirigere l’aereo nelle migliori posizioni per il campionamento. “È stato molto interattivo”, dice Eric Jensen. “Le nostre traiettorie di volo variavano quasi costantemente per ottenere i dati più interessanti”. Jensen partecipa a progetti scientifici in volo dalla metà degli anni ’90 e definisce POSIDON “una delle migliori campagne della mia carriera. Non potrò mai dire abbastanza cose positive su di loro. Erano più che disposti a decollare e ad atterrare durante i temporali, cosa che l’ER-2 è riluttante a fare e il Global Hawk non vuole nemmeno prendere in considerazione. Era semplicemente l’ideale per il lavoro”. Jensen sta proponendo missioni di follow-up per studiare le condizioni intorno al Giappone, al largo della costa africana e nell’Artico. “Questo ci aiuterà ad avere un quadro completo di come gli aerosol sono distribuiti a livello globale”, dice.
Ma i Canberra hanno già avuto una lunga carriera, e quanto ancora continueranno ad essere in grado di volare non è certo. Una grande sfida ingegneristica in particolare si profila. Tutte le grandi parti originali lavorate nelle ali dei NASA 926 e 928 sono fatte di una lega di alluminio chiamata 7079-T6. All’epoca in cui i velivoli sono stati fabbricati, “era il materiale – era una gran cosa”, dice l’ingegnere senior del WB-57 Kevin Krolczyk. “Anni dopo, però, hanno scoperto che ha scarse proprietà di tensocorrosione – è altamente incline alla fessurazione da tensocorrosione”. Qualsiasi tensione, compresa la “caduta” delle ali quando gli aerei sono a terra, aggrava il problema. “Nessuno lo usa ora. Ma noi non possiamo perché l’intera struttura è fatta di quel materiale”, dice Krolczyk. Le squadre di manutenzione ispezionano regolarmente le ali, e il team ha sostituito alcuni piccoli pezzi di longheroni, circa il 10-15% in tutto. (Dato che il team doveva comunque ricostruire in gran parte la NASA 927, hanno colto l’occasione per dotarla di nuove ali). “Ispezioniamo molto e abbiamo buone procedure di riparazione, ma alla fine non sarà sufficiente”, dice Krolczyk. “La domanda è: mancano due anni o 20? È davvero difficile da dire.”
Anche così, Charlie Mallini dice che non c’è motivo di preoccuparsi, aggiungendo che la scienza che forniscono vale la pena di mantenere questi aerei molto tempo dopo il giorno in cui il resto della loro linea è stato messo al pascolo. “Andremo avanti”, dice. “Non ci sono piani per mandare in pensione questi aerei”… di nuovo, cioè. L’Arizona dovrà aspettare un po’ che il NASA 927 si sistemi di nuovo nel boneyard. Ha un uragano da attraversare.
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Questa storia è una selezione dal numero di ottobre/novembre di Air & Space magazine
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