Un gruppo di ricercatori dell’Università del Minnesota Twin Cities ha sviluppato un sistema aereo per l'osservazione dei grandi incendi. Al centro dello studio ci sono piccoli droni dotati di AI, capaci di volare direttamente dentro le dense colonne di fumo generate dalle fiamme. L’obiettivo è raccogliere dati tridimensionali sulle particelle sospese, così da migliorare i modelli previsionali sulla loro dispersione nell’atmosfera.
Il problema è ben noto: il fumo può viaggiare per centinaia di chilometri, raggiungendo città lontane dall’incendio e peggiorando la qualità dell’aria. Prevedere il percorso e la composizione delle nubi tossiche è sempre stato difficile. I droni sviluppati a Minneapolis provano a colmare questa lacuna. Non si limitano a seguire le colonne dall’esterno, ma le attraversano grazie a sensori e algoritmi che permettono di riconoscere il fumo e tracciarne i movimenti. Operando in gruppo, costruiscono una mappa tridimensionale ad alta risoluzione delle correnti e delle particelle che le compongono.
La differenza rispetto ai metodi tradizionali, come le osservazioni satellitari, è notevole. Se i satelliti offrono una visione d’insieme ma a costi elevati e con tempi di aggiornamento non sempre rapidi, gli sciami di droni consentono un monitoraggio capillare, economico e in tempo reale. “Il vantaggio è poter raccogliere informazioni ad alta risoluzione su aree molto estese, con un costo minore rispetto agli strumenti spaziali”, spiega Nikil Nrishnakumar, dottorando al Minnesota Robotics Institute e primo autore della ricerca.
I dati raccolti servono a comprendere meglio il comportamento delle particelle sottili, quelle che restano sospese più a lungo e che, trasportate dal vento, possono peggiorare l’aria anche a migliaia di chilometri di distanza dal fuoco. Come ricorda Jiarong Hong, professore di ingegneria meccanica e supervisore del progetto, studiare la composizione e la dispersione del particolato è fondamentale per valutare i rischi sanitari e ambientali.
L’applicazione più immediata riguarda la gestione delle emergenze. Tra il 2012 e il 2021, negli Stati Uniti, le cosiddette “bruciature controllate” hanno generato 43 incendi fuori controllo. Sistemi di previsione più accurati potrebbero aiutare a ridurre questi episodi, rendendo più sicura una pratica altrimenti utile a prevenire roghi più devastanti. Con le ricostruzioni in 3D delle nubi, i ricercatori hanno anche testato l’uso della Digital Inline Holography per caratterizzare le particelle, un metodo che arricchisce ulteriormente i modelli di simulazione.
Droni di questo genere potrebbero essere impiegati per studiare fenomeni atmosferici complessi come tempeste di sabbia, eruzioni vulcaniche o inquinamento urbano. Il gruppo sta inoltre lavorando a droni a decollo verticale con ali fisse (VTOL), in grado di volare oltre un’ora e coprire aree ancora più ampie, con una resistenza adatta a missioni di sorveglianza estesa.
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