La radio-locazione sotterranea e` stata studiata attivamente negli anni `70 da James R.Wait e altri studiosi USA di elettromagnetismo, grazie (purtroppo) ad alcuni gravi incidenti in miniera accaduti negli states in quegli anni. Il governo americano finanzio` la ricerca in quel settore, al fine di ottenere efficaci mezzi di radio-locazione e radio-comunicazione da usarsi principalmente a scopo di soccorso, in caso di disastro. Successivamente, questi fondi vennero a mancare perche`, sempre per motivi di sicurezza, negli states le miniere cominciarono ad essere "coltivate" a cielo aperto. Successivamente la cosa e` passata un po` sotto silenzio, anche perche` nel ttempo la cosa e` andata avanti, per quanto riguarda la comunicazione e radio-locazione sottomarina, a scopo militare. Dagli anni 80 i poi, molti appassionati, direi inglesi e americani, hanno ripreso tali lavori per applicarli al campo della speleologia (Steven M. Shope, per es.). Da una decina d'anni esiste una rivista inglese che tratta attivamente la cosa, il suo editore e` David Gibson, che ha pubblicato una marea di materiale sull'argomento (altri autori: Brian Pease, Ian Drummond, Christian Ebi, Mike Bedford, per esempio).

8.A.2 Riferimenti

La rivista ha un suo sito in internet: http://www.sat.dundee.ac.uk/~arb/creg/index.html
che fa capo alla: "British Cave Research Association" il cui indirizzo e`: http://www.sat.dundee.ac.uk/~arb/bcra/
Date anche una occhiata al "BCRA Cave Surveying Group" all'indirizzo: http://www.sat.dundee.ac.uk/~arb/surveying/csg.html
Un altra rivista: "Compass Point", vedi: http://www.chaos.org.uk/survex/cp/index.htm
Un articolo recente, interessante, e` quello di David Gibson: "How accurate is radio-location", pubblicato su Cave and Karst Science vol. 23, N.2, Oct 1996, che presenta i problemi coinvolti, risolti o meno, nella radio locazione sotterranea.

8.A.3 Gli esperimenti

Sulla rivista citata, e anche sulla rivista dei radioamatori "Wireless World", sono usciti diversi articoli che descrivono apparati sperimentali. L'amico Mauro Piuma (G.G.CAI Savona) ne ha realizzato uno, che successivamente ha modificato, e con esso abbiamo fatto svariati esperimenti di radio-locazione. Attualmente stiamo lavorando ad un nuovo sistema, e stiamo procedendo con "i piedi di piombo", nel senso che stiamo cercando di procedere con criteri di verifica il piu` possibile rigorosi. Le frequenze in gioco, utilizzate un po` da tutti, sono le VLF (e le ELF), per ridurre al minimo i problemi che frequenze piu` alte possono generare (sorgenti secondarie, propagazione in guida d'onda, riflessioni, far field, ecc.).

8.A.4 L'A.R.V.A.

L' ARVA lavora a frequenze che vanno bene per lo scopo per cui e` nato. Per le grotte e simili a quelle frequenze entrano in gioco i problemi citati sopra. E` possibile che in molti casi funzioni, ma non e` detto che funzioni SEMPRE.

Gli Arva ormai funzionano ad una frequenza unificata di 457 kHz (frequenza internazionale). L'altra frequenza, 2275 kHz, e` sempre meno utilizzata. Hanno un raggio d'azione di 80 metri circa (per il ritrovamento di una persona sepolta da una valanga) e pesano circa 250 grammi.

Un modello: Snow-Bip RT 75A (Fitre - Milano) Una posizione di trasmissione, 9 livelli di intensita`. La trasmissione e` omnidirezionale, ma massima quando i due apparecchi sono orientati sulla stessa direzione (per esempio lungo lo stesso asse, ma anche paralleli) Hanno una emissione essenzialmente di dipolo. In aria la distanza massima di ricezione dipende dal livello:

        aria    roccia
     1.3  5 m   2.5 m
     2    7 m   4.5 m
     3   14 m   9.0 m
     4   28 m  18.0 m
     5   56 m  36.0 m
     6  110 m  70.0 m
     7-9  il rumore di fondo supera il segnale 
          (interferenza con campi e.m. dovuti a linee aeree)
L'intensita` decresce col quadrato della distanza
per la radiazione di dipolo.
La potenza decresce con la quarta potenza della distanza;
infatti i livelli sono distanziati di 12 dB
Per la trasmissione in roccia si ha una riduzione di 0.65 sulle
distanze (pari a 0.42 sulle potenze)

Prove effettuate hanno indicato una ricezione del segnale
attraverso spessori di roccia variabile da 5 m. a oltre 30 m, con una
accuratezza di circa due metri. E` possibile che il limite di utilizzo
arrivi a 50-70 m.

La posizione del massimo del segnale dipende dalla orientazione relativa di ricevitore ed emettitore (v. figura). Se il ricevitore e' ortogonale all'emettitore si ha massimo di ricezione lungo un cerchio e un minimo al centro nel punto piu' vicono all'emettitore. Se invece il recevitore e' orientato parallelamente all'emettitore il massimo e' nel punto centrale, piu' vicino all'emettitore. Per determinare la posizione esterna corrispondente ad un punto interno della cavita`, si traccia il cerchio massimo (all'esterno) entro cui si riesce a percepire il segnale. Il centro del cerchio puo` essere utilizzato come punto di corrispondenza. Questa procedura e' analoga alla localizzazione precisa di un sepolto da valanga.
[FIXME: CI VORREBBE QUALCHE CRITERIO CHE TENGA CONTO DEL NON-ISOPTROPO ASSORBIMENTO DELLA ROCCIA]

Le formule del campo di dipolo sono

dove E e B sono il campo elettrico e magnetico, k e` il numero d'onda (2 Pi w / c). p e` il dipolo orientato come l'antenna. Il campo magnetico e` quindi diretto lungo una circonferenza nel piano perpendicolare alla direzione dell'antenna. Il campo elettrico in un punto che forma una angolo t con la direzione dell'antenna giace nel piano che contiene il punto e il dipolo, ha ampiezza p k² / r , e direzione (- sin(t) cos(t), 0, sin(t)²) (assumendo p diretto lungo l'asse z).

Con queste formule si potrebbe ricavare la distribuzione dei massimi di ricezione in una configurazione arbitraria, almeno in via teorica trascurando gli effetti di assorbimento.

La potenza totale irradiata dal dipolo e` P = c k<sup>4</sup> p<sup>2</sup> / 3 . La distribuzione angolare della potenza e` P(t) = c k⁴ p² sin(t)² / (8 Pi).