Nel monitoraggio delle infrastrutture critiche, la capacità di individuare precocemente i segnali di degrado strutturale rappresenta una delle sfide più urgenti dell'ingegneria civile contemporanea. Un'analisi globale pubblicata su Nature Communications da Pietro Milillo, professore associato di ingegneria civile e ambientale presso la University of Houston, insieme a collaboratori di istituzioni internazionali, apre una prospettiva concreta per affrontare questo problema su scala planetaria. Lo studio ha esaminato le condizioni di 744 ponti distribuiti in tutto il mondo, proponendo un sistema integrato di sorveglianza che combina i tradizionali metodi di ispezione con il telerilevamento satellitare. I risultati indicano che questa integrazione potrebbe ridurre di circa un terzo il numero di strutture classificate ad alto rischio.
Il contesto in cui si inserisce questa ricerca è quello di un patrimonio infrastrutturale in rapido invecchiamento. Negli Stati Uniti e in Canada, la grande stagione costruttiva dei ponti si concentrò negli anni Sessanta del Novecento, il che significa che oggi molte di queste strutture stanno raggiungendo o superando la durata di vita prevista in fase di progettazione. Lo studio rileva che i ponti nordamericani si trovano complessivamente nelle condizioni peggiori a livello globale, seguiti da quelli africani, mentre le regioni come l'Africa e l'Oceania soffrono di una quasi totale assenza di sistemi di monitoraggio strutturale.
Il limite principale degli approcci attuali è ben documentato: le ispezioni visive condotte in loco sono costose, soggettive e vengono effettuate, nella maggior parte dei casi, soltanto due volte l'anno. Questo intervallo lascia aperte finestre temporali durante le quali segnali precoci di deterioramento possono passare inosservati. I sensori per il Monitoraggio della Salute Strutturale (Structural Health Monitoring, SHM) offrono una sorveglianza più continua, ma la loro installazione rimane economicamente accessibile soltanto per i ponti di nuova costruzione o per quelli già noti per le loro criticità. Secondo i dati dello studio, meno del 20% dei ponti a grande luce del mondo è attualmente dotato di questi sensori.
La soluzione proposta dal gruppo di ricerca — che include Dominika Malinowska della Delft University of Technology (TU Delft) e della University of Bath, Cormac Reale e Chris Blenkinsopp della University of Bath, e Giorgia Giardina di TU Delft — si basa sulla tecnica di telerilevamento denominata MT-InSAR (Multi-Temporal Interferometric Synthetic Aperture Radar). Questo metodo sfrutta immagini radar ad alta risoluzione acquisite da satelliti per rilevare deformazioni strutturali dell'ordine di pochi millimetri, generate da processi geologici lenti come frane o subsidenza del suolo, nonché da anomalie che potrebbero indicare problemi strutturali emergenti.
Il principio fisico alla base dell'MT-InSAR è l'analisi di specifici pixel satellitari chiamati persistent scatterers (PS), ovvero superfici che restituiscono un segnale radar stabile nel tempo. Confrontando le variazioni di fase di questi riflettori tra immagini acquisite in momenti diversi, è possibile ricostruire con grande precisione lo storico delle deformazioni di un'infrastruttura, anche in assenza di personale fisicamente presente sul sito. L'integrazione di questi dati nei modelli di valutazione del rischio strutturale riduce l'incertezza e permette agli ingegneri di stabilire priorità più razionali negli interventi di manutenzione.
Come precisa Milillo, "integrando i dati satellitari nei framework di rischio, possiamo ridurre significativamente il numero di ponti classificati ad alto rischio, specialmente nelle regioni dove l'installazione di sensori tradizionali è troppo costosa". Tra i ponti che rimangono classificati ad alto rischio anche dopo l'integrazione del telerilevamento, circa la metà potrebbe beneficiare di un monitoraggio spaziale continuativo. I guadagni più significativi si prospettano proprio nelle regioni con infrastrutture di sorveglianza più carenti.
Il sistema proposto prevede l'integrazione dei dati SHM con le osservazioni provenienti da due missioni satellitari di riferimento: il Sentinel-1 dell'Agenzia Spaziale Europea (ESA) e la missione NISAR della NASA, lanciata di recente. Questi dati, una volta incorporati nel punteggio di vulnerabilità strutturale di un ponte, consentono agli ingegneri di ricevere aggiornamenti con una frequenza notevolmente superiore a quella permessa dai calendari di ispezione tradizionali. Malinowska sottolinea che, "sebbene l'utilizzo dell'MT-InSAR per il monitoraggio dei ponti sia consolidato in ambito accademico, deve ancora essere adottato sistematicamente dalle autorità e dai tecnici responsabili", e che il lavoro fornisce le prime evidenze su scala globale della fattibilità e dell'efficacia di questo strumento.
Le prospettive aperte da questo studio sono rilevanti sia sul piano scientifico che su quello operativo. Sul fronte della ricerca, resta da affinare l'integrazione automatica delle serie temporali MT-InSAR nei protocolli normativi di gestione delle infrastrutture, così come lo sviluppo di algoritmi capaci di distinguere deformazioni fisiologiche — legate alle variazioni termiche stagionali o ai carichi di traffico — da quelle indicative di un reale deterioramento.
