Disorientamento spaziale

L'inganno dei sensi

Giorgio Rizzi
Pubblicato su "Il Medico sportivo" n. 2 - 2002 (18-19)


E
ra la notte del 16 luglio 1999; John Kennedy junior, 39 anni, figlio di John Fitzgerald Kennedy, 35.mo Presidente degli Stati Uniti, sua moglie Carolyn Bessette, 33 anni e la sorella di quest’ultima, Lauren, 34 anni, erano diretti alla residenza di famiglia a Martha’s Vineyard nel Massachusetts, a bordo di un Piper Saratoga II HP, un monomotore ad elica a sei posti.
Cosa sia accaduto esattamente negli ultimi minuti di quel volo non e' mai stato completamente chiarito, ma le tracce radar mostrano una rapidissima perdita di quota precedente all’impatto con l’acqua, senza peraltro che il giovane Kennedy, che aveva conseguito il brevetto di pilota da soli quattro mesi, avesse segnalato anomalie o situazioni di particolare difficolta' o di emergenza.
La teoria ormai piu' accreditata e' che John Kennedy junior sia stato l’ennesima vittima del disorientamento spaziale (SD), un fenomeno ben conosciuto dai piloti, che gli istruttori di volo insegnano ad evitare con grande attenzione.
Fatti salvi i voli acrobatici, nessun pilota pone volontariamente il proprio aereo in assetti inusuali e pericolosi, ma cio' puo' accadere se egli va incontro a SD, intendendo con questo termine l’incapacita' temporanea di discernere la propria posizione nello spazio e di conseguenza l’assetto dell’aereo.
Il piu' attendibile punto di riferimento per un pilota e' rappresentato dall’orizzonte terrestre, ma se questo e' nascosto dall’oscurita' o dalla nebbia, si puo' andare incontro a SD; il volo puo' proseguire senza problema alcuno se, grazie ad uno specifico addestramento, il pilota e' in grado di mantenere l’assetto dell’aereo affidandosi esclusivamente alla lettura degli strumenti di bordo. E' il caso di tutti i voli commerciali e di linea, che si svolgono tranquillamente di notte o sopra le nubi grazie ad equipaggi che, dopo aver subito un lungo training, hanno conseguito l’abilitazione al volo strumentale.
Si tratta di una fase di addestramento particolarmente impegnativa, durante la quale il pilota impara ad ignorare le sensazioni fisiche e a fare riferimento esclusivamente alle informazioni strumentali; questo rappresenta l’unico sistema valido per evitare il SD.
La percezione della propria posizione spaziale, e' una funzione complessa, mediata dalla capacita' del cervello di analizzare le informazioni provenienti dagli apparati sensoriali ed integrarle con le esperienze pregresse e le capacita' derivanti dall’addestramento.
Il senso dell’orientamento e' basato sulla vista, sul sistema vestibolare, sulle sensazioni tattili; la vista non e' predominante in questo sistema ma, quando viene a mancare, provoca la perdita di coordinamento tra i vari sistemi sensoriali, dando cosi' origine a sensazioni illusorie.
Le informazioni fornite dagli organi sensoriali, infatti, possono essere talvolta male interpretate, come tutti qualche volta abbiamo sperimentato, confondendo l’improvviso movimento di un oggetto esterno con un nostro movimento.
Come e' noto, gli otoliti, contenuti nel sacculo e nell'utricolo, sono deputati a fornire le sensazioni derivanti dalle accelerazioni tangenziali e quindi, in primo luogo, le variazioni di velocita'.
In aereo, tuttavia, sia l’aumento di velocita', sia l’assetto in posizione cabrata, portano ad uno spostamento degli otoliti verso la parte posteriore del vestibolo; e' la vista che ci permette di discernere se le informazioni fornite dal sistema vestibolare sono secondarie ad accelerazione o ad assetto di salita. In caso di impossibilita' di integrare gli stimoli che provengono dal sistema vestibolare con la vista dell’orizzonte esterno o con l’orizzonte artificiale sul cruscotto dell’aereo, il pilota puo' avere una sensazione illusoria.
E' quanto successe ad un DC9 in avvicinamento ad un aeroporto del Nord Carolina.
L’equipaggio era stato istruito ad un avvicinamento strumentale verso la pista 18R; a circa 4.000 piedi (1.200 metri) di quota, i piloti dichiararono di avere contatto visivo con la pista e furono riautorizzati ad un avvicinamento visuale.
Il primo ufficiale era ai comandi quando improvvisamente l’aereo incontro' pioggia battente e visibilita' molto ridotta.
Ecco alcune fasi salienti delle comunicazioni con la torre, come registrate dal CVR (Cockpit voice recorder)

US1016: Trasmissioni radio dall’aereo
COM: Comunicazioni di cabina del Comandante
1Uff: Comunicazioni di cabina del Primo Ufficiale
TWR: Torre di Charlotte


18:39:44 TWR: …Charlotte torre, Pista 18 destra, autorizzati all’atterraggio; l’aereo che vi precede ha segnalato lieve turbolenza
18:40:48 TWR: “USAir 916, vento da 100 gradi 19 nodi
18:40:56 1Uff: 100 con 19 eh?
18:40:59 TWR: “USAir 1016, vento adesso da 100 gradi 21 nodi
18:41:05 COM: Occhi aperti…
18:41:06 TWR: Avviso di wind shear; (gradiente di vento discendente N.d.R.) il vento a nordest della pista e' da 190 gradi a 13 nodi
18:41:54 COM: Ti attacco il tergicristallo
18:41:57.6 Rumore simile a scrosci di pioggia e rumore di tergicristallo. Il rumore continua fino all’impatto.
18:41:58.9 1Uff: Abbiamo… ohhhhhh… dieci nodi, proprio qui…
18:42:06.4 COM: OK, hai ancora venti nodi in piu'…
18.42.14.0 COM: Riattacca, riattacca… vai via verso destra…
18:42:16.1 US1016: USAir 1016 riattacca
18:42:17.7 COM: Massima potenza…
18:42:18.5 1Uff: OK, massima potenza
18:42:19.4 1Uff: Dammi 15 gradi di flaps…
18:42:20.8 Click simile al movimento della leva dei flaps
18:42:22.0 COM: Ehi! Giu'! Tienigli giu' il muso!
18:42:25.5 US1016: In salita per 3000 piedi, iniziamo a virare a destra
18:42:27.9 TWR: USAir 1016, siete certi di virare a destra? (l’altitudine del volo US1016 sta scendendo sotto i 350 piedi)
18:42:28.4 Sirena del GPWS (Ground Proximity Warning System)
18:42:28.5 COM (?): motore!
18:42:35.6 rumore di impatto *

* Fonte: U.S. National Transportation Safety Board



La trascrizione della scatola nera, testimonia che nei sette secondi successivi all’ordine del Comandante di abbassare il muso, l’aereo rollo' verso destra e l’assetto passo' da 15 gradi a salire fino a 5 gradi a picchiare; pochi secondi dopo l’aereo urto' il suolo. 18 persone rimasero ferite e 37 persero la vita.
Il rapporto ufficiale del U.S. National Transportation Safety Board, attribuisce la probabile causa dell’incidente al fatto che, mentre il primo ufficiale era concentrato sugli strumenti di bordo, il comandante, che non pilotava l’aereo in quel momento, avesse focalizzato l’attenzione al di fuori dell’aereo, tenendo la pista bene sott’occhio.
L’improvvisa entrata nel banco di pioggia e la conseguente perdita di riferimenti esterni gli avrebbero provocato un fenomeno di SD, fino a fargli interpretare come eccessive le sensazioni fisiche ricevute dal sommarsi dell’aumento di spinta dei motori e dalle variazioni di assetto, facendogli cosi' credere che l’aereo stesse cabrando in maniera eccessiva con conseguente rischio di stallo aerodinamico.
Da qui l’ordine di abbassare il muso, con le tragiche conseguenze descritte.

Gli effetti illusori prodotti dal sistema vestibolare in caso di variazioni di velocita' e/o di assetto, sono definiti “illusioni somatograviche” (Tabella 1).

Ulteriori problemi possono essere causati dall’inerzia con la quale si muovono i fluidi contenuti nei canali semicircolari. Destinati a percepire le accelerazioni angolari, i canali semicircolari sono orientati nelle tre dimensioni dello spazio. La viscosita' del fluido in essi contenuto ci garantisce da un sovraccarico di sensazioni ad ogni piccolo spostamento del capo, permettendo invece di captare con maggiore precisione le variazioni nell’orientamento spaziale del nostro corpo.
E' quindi necessaria una certa accelerazione angolare affinche' i canali semicircolari registrino in maniera corretta la variazione di assetto.
Cambiamenti nell’orientamento spaziale inferiori a 1grado al secondo per secondo, non sono sufficienti a far si' che le cilia all’interno dei canali semicircolari vengano stimolate; pertanto un pilota che si trovasse a compiere una larga virata con bassa velocita' angolare, potrebbe averne coscienza solo osservando l’ambiente esterno o gli strumenti di bordo.
Anche a regimi di rotazione superiori, in corso di una virata prolungata, nel momento che una velocita' angolare costante viene raggiunta e mantenuta, i movimenti del fluido contenuto nei canali semicircolari cessano di essere registrati, dando cosi' al pilota l’impressione di non virare; la sua risposta sara' un aumento della pressione sui comandi, col rischio di porre l’aereo in assetti estremamente inclinati.
Al contrario, all’uscita da una lunga virata, quando la rotazione cessa il fluido tende a muoversi in direzione opposta al moto inerziale precedente e la percezione della rotazione angolare sara' mantenuta per un certo tempo, a causa dell’inerzia e della viscosita' del fluido.
Il pilota avra' la sensazione di essere inclinato dalla parte opposta rispetto alla precedente virata e stentera' a ritrovare il corretto assetto orizzontale.
Queste sensazioni illusorie prendono il nome di “illusioni somatogiriche” (Tabella 2).

Una particolare situazione derivante dal sommarsi di accelerazioni all’interno dei canali semicircolari e' il Fenomeno di Coriolis dovuto ai movimenti angolari della testa durante un movimento di rotazione dell'aereo.
I canali semicircolari vengono stimolati due volte nello stesso tempo, sia dal movimento angolare dell'aereo, sia dal movimento della testa del pilota: questo fenomeno produce una sensazione illusoria di rotazione su un piano differente, sia da quello del movimento reale dell'aereo, sia da quello della testa del pilota.
La situazione piu' grave si verifica quando, guardando all’esterno in direzione opposta al senso di virata, il pilota provoca una doppia e scoordinata stimolazione ai canali semicircolari, avvertendo improvvisamente la virata trasformarsi in picchiata.
L’istintiva risposta di tirare a se' i comandi, puo' provocare un’immediata riduzione di velocita', con conseguente stallo in posizione inclinata ed entrata in vite dell’aereo.
Esistono poi tutta una serie di sensazioni illusorie alla cui comparsa concorre, oltre al sistema vestibolare anche l’apparato visivo:
L'illusione autocinetica, durante la quale un oggetto fissato a lungo puo' apparire in movimento, probabilmente a causa della tensione asimmetrica dei muscoli del collo che provocano piccoli movimenti del capo. e' un fenomeno tipico del volo notturno, quando il pilota prende come riferimento una stella o una luce lontana e dirige l’aereo verso quella fonte luminosa.
Il risultato di questa illusione puo' essere una deviazione dalla rotta.
L'illusione oculogirica, che compare nel corso di virate, durante le quali oggetti presenti nel campo visivo paiono muoversi ora nel senso della virata, ora in senso opposto.
La causa e' da ricercare in movimenti involontari dei globi oculari a seguito della simolazione dei canali semicircolari.
Il pilota colpito da questa sensazione illusioria fatichera' a coordinare la virata, vedendo alcuni punti di riferimento esterni muoversi con velocita angolari diverse da quella dell’aereo.
L'illusione oculogravica, sempre causata da movimenti involontari dei globi oculari a seguito della simolazione proveniente dagli otoliti in corso di accelerazioni o decelerazioni.
Oggetti contenuti nel campo visivo possono essere percepiti come in movimento verso l’alto o verso il basso, inducendo il pilota a variare l’assetto dell’aereo per mantenersi allineato sui riferimenti esterni.
Il risultato puo' essere una rapida perdita di quota o di velocita' dell’aereo.
Il rapido passaggio delle pale dell’elica nel campo visivo, puo' essere causa di flicker vertigo e, seppure in maniera molto lieve e transitoria di SD.
Poiche' il fenomeno e' accentuato da fonti di luce dirette, come puo' accadere volando contro sole e da regimi di rotazione del motore ridotti, quali quelli tenuti in avvicinamento finale, la flicker vertigo puo' essere causa di grande pericolo, poiche' puo' comparire in fasi di volo delicatissime.
Vi e' una situazione molto specifica che ha ben poche probabilita' di vedere tutte le concause intervenire nello stesso momento, ma subdola proprio per questo motivo, perche' tendenzialmente sottovalutata: l’atterraggio con monomotori ad elica in aeroporti sul mare mentre il disco del sole si tuffa dietro l’orizzonte.
Nei casi piu' gravi, la sensazione illusoria puo' essere quella di rotazione dell’aereo in senso opposto al verso dell’elica e, come facilmente immaginabile, una correzione non appropriata dell’assetto a pochi metri dalla pista puo' avere esiti catastrofici.
Anche se compare con rarita', la vertigine alternobarica e' un fenomeno che deve essere ben conosciuto dai piloti.
Durante un volo in salita o in discesa, quando le velocita' variometriche sono particolarmente elevate, i canali semicircolari vengono stimolati dalle rapide variazioni pressorie. Ne puo' derivare SD o comunque senso di vertigine.
Le sensazioni illusorie sopra descritte, rappresentano sicuramente una minaccia per la sicurezza del volo, ma possono essere adeguatamente prevenute con l’addestramento e con la profonda conoscenza degli effetti ad esse legati.
Gravissime invece possono essere le conseguenze per un pilota non addestrato al volo strumentale che, volontariamente o meno, si trovi a volare in condizioni di scarsa o nulla visibilita'.
Ogni anno, circa un quarto degli incidenti aerei gravi sono causati da disorientamento spaziale.
Per la maggior parte ne sono vittime piloti di scarsa esperienza, ai comandi di aerei a loro poco conosciuti o di caratteristiche superiori alla loro abilita'; l’imprudenza e la cattiva pianificazione del volo, spingono questi piloti a volare in condizioni meteo o di luce superiori alle capacita' tecniche: per loro, il risultato del disorientamento spaziale e' la “graveyard spiral.”
Un pilota inesperto, senza riferimenti visivi esterni, puo' involontariamente lasciare che l’aereo si inclini e inizi una virata; e' il primo, drammatico gradino di un concatenarsi di tragici eventi.
Privo della vista dell’orizzonte esterno ed incapace di controllare l’aereo affidandosi solo agli strumenti, egli percepisce l’accelerazione innescata dalla virata come una perdita di quota ed istintivamente tira a se' la barra o il volantino per arrestare la discesa dell’aereo; ma questa manovra, in realta', altro non fa che stringere ulteriormente la virata e diminuire drammaticamente le velocita' dell’aereo, fino all’entrata in spirale dello stesso.
Confuso, spaventato ed incapace di discernere ormai tra sensazioni fisiche e strumentali, il pilota tira sempre piu' i comandi a se', totalmente inconscio dell’assetto dell’aereo, fino ad arrivare al volo rovescio e all’impatto col suolo, oppure alla disintegrazione in aria del velivolo a causa del superamento dei limiti strutturali.
E' cio' che con ogni probabilita' accadde al Piper Saratoga di John Kennedy Junior.



Bibliografia

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Campana T.
Human Factor - Il fattore umano negli incidenti di volo
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Corso integrativo per pilota di linea ATV, giugno 1993