Vi trovate seduti in un tubo di alluminio a 38.000 piedi di altitudine. All'esterno, la temperatura è di -56 gradi Celsius. La pressione atmosferica è così bassa che una persona senza protezione perderebbe conoscenza in circa 15 secondi. Eppure state leggendo una rivista, sorseggiando un caffè e respirando normalmente, perché il sistema di pressurizzazione dell'aereo mantiene la cabina a una pressione atmosferica equivalente a quella di circa 6.000-8.000 piedi sul livello del mare.

Non al livello del mare. Seimila piedi. Questa è all'incirca l'altitudine di Denver, in Colorado: abbastanza alta da essere percepita dal corpo, anche se la mente cosciente non se ne rende conto. È il motivo per cui ci si sente stanchi dopo un lungo volo, per cui le orecchie si tappano durante la discesa e per cui un bicchiere di vino sembra più forte in volo di crociera che a terra.

Ma perché 6.000 piedi? Perché non pressurizzare semplicemente la cabina al livello del mare ed eliminare completamente il disagio?

Il compromesso ingegneristico

La risposta è di natura strutturale. La fusoliera pressurizzata di un aereo è, in termini ingegneristici, un recipiente a pressione: un contenitore sigillato che trattiene aria a una pressione superiore a quella dell'ambiente esterno. Maggiore è la differenza di pressione tra interno ed esterno, maggiore è il carico strutturale sul rivestimento, sui telai e sui rivetti della fusoliera.

A 38.000 piedi di altitudine, la pressione atmosferica esterna è di circa 3,1 psi (libbre per pollice quadrato). La pressione al livello del mare è di 14,7 psi. Se la cabina fosse pressurizzata al livello del mare, la fusoliera dovrebbe resistere a una differenza di pressione di circa 11,6 psi, il che significa che ogni pollice quadrato di superficie della fusoliera eserciterebbe una pressione verso l'esterno di 11,6 libbre. Sull'intera superficie della fusoliera di un aereo di linea, ciò si traduce in centinaia di tonnellate.

Accettando un'altitudine di cabina di 6.000-8.000 piedi (dove la pressione è di circa 11,5-10,9 psi), il differenziale si riduce a circa 8-9 psi. Questa riduzione, da 11,6 a 8,6 psi, ha un impatto enorme sullo spessore, il peso e il costo necessari per la fusoliera. Una fusoliera più leggera significa minore consumo di carburante, maggiore carico utile e minori costi operativi. Tutte le compagnie aeree del mondo hanno fatto lo stesso calcolo: 6.000 piedi di altitudine di cabina rappresentano il punto di equilibrio ideale tra comfort dei passeggeri ed economicità strutturale.

Cosa succede al tuo corpo a 6.000 piedi di altitudine?

Il corpo umano è straordinariamente adattabile e 6.000 piedi (circa 1.800 metri) rientrano ampiamente nell'intervallo che un adulto sano può tollerare senza avvertire alcun disagio. Tuttavia, "tollerare" non è sinonimo di "non risentirne". A un'altitudine equivalente di 6.000 piedi, la pressione parziale dell'ossigeno nell'aria che respiriamo è inferiore di circa 171 Tp/3 rispetto al livello del mare. La saturazione di ossigeno nel sangue diminuisce leggermente, in genere da circa 981 Tp/3 a 93-951 Tp/3. Probabilmente non lo percepirai consapevolmente, ma il tuo corpo sta lavorando leggermente di più per ossigenare i tessuti.

Durante un lungo volo, quello sforzo minimo in più si accumula. Contribuisce alla stanchezza generale che i passeggeri avvertono dopo ore di volo: una stanchezza dovuta in parte al jet lag, in parte alla disidratazione causata dalla bassa umidità in cabina e in parte al lieve deficit di ossigeno dovuto alla respirazione in quota. L'umidità in cabina, per inciso, si aggira tipicamente intorno al 10-20%, più bassa di quella della maggior parte dei deserti. Il sistema di pressurizzazione immette aria compressa proveniente dai motori, che viene riscaldata a temperature estreme e non contiene quasi umidità.

Le orecchie si tappano perché la pressione dell'aria nell'orecchio medio deve equilibrarsi con la pressione variabile della cabina durante la salita e la discesa. Le tube di Eustachio, che collegano l'orecchio medio alla gola, di solito gestiscono questo processo automaticamente, ma durante rapidi cambiamenti di pressione, soprattutto in discesa, possono non riuscire a compensare, creando quella fastidiosa sensazione di pressione che uno sbadiglio o una deglutizione alleviano.

Il 787 ha cambiato le regole del gioco

Quando Boeing progettò il 787 Dreamliner, fece una scelta strutturale che, in modo discreto, migliorò l'esperienza di volo per milioni di passeggeri. La fusoliera del 787 è realizzata in polimero rinforzato con fibra di carbonio anziché nella tradizionale lega di alluminio. I materiali compositi sono più resistenti alla trazione, sopportano meglio la fatica e non si corrodono, il che significa che la fusoliera del 787 può gestire in sicurezza una differenza di pressione maggiore rispetto a una cellula in alluminio convenzionale.

Boeing ha sfruttato questo vantaggio per abbassare l'altitudine di cabina del 787 a 6.000 piedi, al limite inferiore dell'intervallo tradizionale e notevolmente inferiore ai 7.000-8.000 piedi tipici di aerei più vecchi come il Boeing 767 o l'Airbus A330. I passeggeri riferiscono costantemente di sentirsi meno affaticati dopo i lunghi voli sul 787 e diversi studi hanno confermato che la minore altitudine di cabina, combinata con l'elevata umidità in cabina del 787 (circa 251 TTP3T), produce miglioramenti misurabili nel comfort percepito e nel recupero post-volo.

L'Airbus A350, anch'esso costruito con una significativa percentuale di materiali compositi, raggiunge una quota di cabina simile. Con l'entrata in servizio di un numero sempre maggiore di velivoli con fusoliera in materiale composito, l'era delle cabine a 8.000 piedi sta gradualmente volgendo al termine.

Il sistema invisibile

La pressurizzazione è una di quelle tecnologie che si notano solo quando si guasta. Una rapida decompressione in quota di crociera è tra le emergenze più pericolose in aviazione: le maschere d'ossigeno vengono abbassate, i piloti effettuano una discesa di emergenza a una quota respirabile e ogni secondo è prezioso. L'incidente della Aloha Airlines del 1988, in cui una sezione di 5,5 metri del tetto della fusoliera si staccò a 7.300 metri di altitudine, rimane l'esempio più drammatico di ciò che accade quando il recipiente a pressione viene compromesso.

Ma in condizioni operative normali, il sistema funziona in modo così impeccabile che i passeggeri non ci pensano nemmeno. L'aria che state respirando in questo momento è stata estratta dai motori a reazione a oltre 200 gradi Celsius, raffreddata tramite scambiatori di calore, miscelata con l'aria della cabina ricircolata e filtrata attraverso filtri HEPA, e consegnata al vostro posto a una temperatura e una pressione confortevoli, equivalenti a quelle di una cittadina di montagna in Colorado. Ogni respiro che fate a 11.500 metri di altitudine è un piccolo trionfo dell'ingegneria.

La prossima volta che vi si tappano le orecchie durante la discesa, ricordate: quello è il suono di un compromesso tra fisica ed economia che rende possibile il trasporto aereo moderno.

Fonti: Boeing Commercial Airplanes, circolari consultive della FAA, Aerospace Medical Association, Smithsonian National Air and Space Museum