Il russo Victor Vacquier (1907 -2009), all’età di 13 anni con la famiglia fuggì dalla guerra civile russa su una slitta trainata da cavalli con cui, attraversato il Golfo di Finlandia, interamente ghiacciato, giunse a Helsinki. Tre anni dopo si spostarono in Francia. Vacquier quindi si trasferì negli Stati Uniti dove conseguì una laurea in ingegneria elettrica e due anni dopo, nel 1929, un master in fisica.
Nel 1930, il team di ricerca della Gulf di cui Vacquier era responsabile, ideò e realizzò il primo magnetometro fluxgate che venne impiegato durante la Seconda Guerra Mondiale per rilevare i grandi oggetti in metalli ferrosi, come i sottomarini, che determinano variazioni localizzate nel campo magnetico terrestre.
Un magnetometro fluxgate è un dispositivo in grado di misurare direzione e forza di un campo magnetico (appartiene così alla famiglia dei magnetometri vettoriali), in particolare quello terrestre ed è costituito da un piccolo nucleo di materiale ferromagnetico su cui sono avvolte due bobine, una primaria di eccitazione ed una secondaria di rilevamento. La prima viene alimentata da una corrente in grado di saturare ciclicamente il nucleo, cioè di magnetizzarlo, smagnetizzarlo, invertire la magnetizzazione, smagnetizzarlo e così via. Tale evoluzione continua del campo magnetico induce una corrente elettrica nella bobina secondaria che viene misurata da un rilevatore. Se tutto ciò avviene in assenza di un campo magnetico esterno le correnti di ingresso e di uscita sono in fase. Nel momento che il dispositivo si trova immerso in un campo magnetico si registra uno sfasamento tra le due correnti il cui valore è dipendente dall’intensità del campo magnetico di fondo. Naturalmente il dispositivo si completa con circuiti di elaborazione della corrente di uscita adatti a fornire il valore del campo magnetico, mentre l’asse della barretta fornisce la direzione del campo rilevato.
Dopo la guerra Vacquier entrò alla Sperry sviluppando girobussole e con la fine degli anni ’50 diresse un programma che utilizzava i suoi magnetometri fluxgate (quali dispositivi surplus del periodo bellico) per mappare le variazioni magnetiche del fondo dell’oceano dando inizio a una mappatura delle variazioni magnetiche che già dalla fine del ‘700 i marinai delle aree del nord Atlantico avevano riconosciuto nelle letture alla bussola.
Il più noto, ma non l’unico, impiego dei magnetometri fluxgate è quello delle bussole il cui primo esemplare fu realizzato nel 1943 dalla Eclipse-Pioneer, una divisione della statunitense Bendix Aviation.
Il principale vantaggio delle bussole fluxgate rispetto a quelle tradizionali è dovuto alla tipologia di uscita delle misure, di tipo elettronico digitale, che possono essere remotate ed interfacciate con altra strumentazione di navigazione.
Inoltre l’integrazione, avvenuta in tempi relativamente più recenti, con l’asservimento da microprocessore ha permesso la produzione di bussole autocompensate che pertanto non necessitano sia di magneti compensatori sia delle procedure tabellari dei valori residui delle deviazioni.
Rimane solo l’esecuzione di un giro di bussola.
Il campo magnetico terrestre ha in superficie una componente orizzontale ed una verticale (la componente orizzontale cresce dal polo all’equatore, viceversa la componente verticale), quest’ultima non utile ai fini della navigazione ma che può influire sulla misura se il sensore si sposta dalla sua posizione orizzontale come può accadere per rollio, beccheggio o sussulto. Nei sistemi più complessi si ricorre a piani inerziali giroscopici su cui sono posti i magnetometri mentre in altri si ricorre allo smorzamento delle oscillazioni, in genere ottenuto con algoritmi che rilevano i movimenti dello scafo attraverso opportuni sensori.