ingegnosità, l'esperimento tecnologico della NASA, si prepara a tentare il primo volo con equipaggio verso il Pianeta Rosso. Quando il vagabondo Perseveranza della NASA atterrerà su Marte il 18 febbraio 2021, trasporterà un piccolo ma potente passeggero: l'elicottero marziano Ingenuity.
L'elicottero, che sulla Terra pesa circa 1,8 kg e ha una fusoliera delle dimensioni di una scatola di fazzoletti, è apparso sei anni fa come una prospettiva improbabile. Gli ingegneri del Jet Propulsion Laboratory della NASA nel sud della California sapevano che era teoricamente possibile volare nella sottile atmosfera di Marte, ma nessuno era sicuro di poter costruire un veicolo abbastanza potente da volare, comunicare e sopravvivere autonomamente con restrizioni estreme sulla sua massa. Quindi il team ha dovuto dimostrare durante i test sulla Terra che può volare nelle condizioni di Marte. Attualmente, il team si sta preparando a testare il dispositivo nelle reali condizioni di Marte. Ingenuity ha sperimentato forti vibrazioni di lancio il 30 luglio 2020, immergendosi nell'atmosfera marziana a bordo di Perseverance.
Ingenuity è un esperimento di volo
L'elicottero Mars Ingenuity è una cosiddetta dimostrazione tecnologica, un progetto strettamente focalizzato il cui scopo è testare nuove possibilità per la prima volta. Le precedenti dimostrazioni di tecnologia rivoluzionaria includevano il primo rover su Marte, Sojourner, e i CubeSat Mars Cube One (MarCO) che hanno sorvolato Marte.
L'elicottero non trasporta strumenti scientifici e non fa parte della missione scientifica Perseverance. L'obiettivo di Ingenuity è ingegneristico: dimostrare il volo di un aerogiro nell'atmosfera estremamente sottile di Marte, la cui densità è solo circa l'1% della densità della nostra atmosfera sulla Terra. Il team Ingenuity condurrà fino a cinque voli di prova durante la finestra dimostrativa di 30 giorni marziani (31 terrestri).
Marte non sarà molto gentile con Ingenuity
Poiché l'atmosfera marziana è così sottile, Ingenuity è progettato per essere leggero, con pale del rotore molto più grandi e che ruotano molto più velocemente di quelle che sarebbero necessarie per un elicottero della massa di Ingenuity sulla Terra.
Sul Pianeta Rosso, la temperatura notturna è di meno 90 gradi Celsius nel cratere Jezero, luogo di atterraggio del rover e dell'elicottero. Queste temperature spingeranno i limiti del design originale delle parti finite utilizzate in Ingenuity. I test sulla Terra alle temperature previste mostrano che le parti di Ingenuity dovrebbero funzionare come previsto, ma il team non vede l'ora di fare veri test su Marte.
"Una delle prime cose che Ingenuity dovrà fare quando arriverà su Marte è sopravvivere alla sua prima notte", ha dichiarato Tim Canham, responsabile delle operazioni di Ingenuity al JPL.
L'ingegno dipende dalla perseveranza
Ingenuity si trova sul lato sotto la pancia del rover Perseverance, con una copertura per proteggerlo dai detriti sollevati durante l'atterraggio. Sia il rover che l'elicottero sono alloggiati al sicuro all'interno della capsula del veicolo spaziale durante il suo viaggio di 471 milioni di chilometri verso Marte. Il sistema di alimentazione della navicella Mars 2020 ricarica periodicamente le batterie di Ingenuity durante il viaggio.
Per raggiungere la superficie di Marte, Ingenuity e Perseverance partiranno insieme all'atterraggio. Il sistema di entrata, discesa e atterraggio del rover include un paracadute supersonico, nuovi "cervelli" per evitare autonomamente i pericoli e componenti per una gru manovrabile che abbasserà il rover in superficie. Solo circa il 50% dei tentativi di qualsiasi agenzia spaziale di atterrare su Marte ha avuto successo.
Una volta trovato un sito adatto per l'elicottero, il Mars Helicopter Delivery System lascerà cadere la piattaforma di atterraggio, riporterà l'elicottero in posizione abbassata e abbasserà delicatamente Ingenuity in superficie. Durante l'intera campagna di messa in servizio e le prove di volo dell'elicottero, il rover manterrà la comunicazione con la Terra.
L'ingegno è molto intelligente per un piccolo robot
I ritardi sono parte integrante della comunicazione con i veicoli spaziali a distanze interplanetarie, il che significa che i controllori di volo Ingenuity al JPL non saranno in grado di controllare l'elicottero con un joystick. Non saranno infatti in grado di visualizzare i dati ingegneristici o le immagini del volo mentre procede.
In questo modo, Ingenuity prenderà le proprie decisioni in base ai parametri impostati dai suoi ingegneri sulla Terra. Ad esempio, l'elicottero ha una specie di termostato programmabile che lo manterrà caldo su Marte. Durante il volo, Ingenuity analizzerà i dati dei sensori e le immagini del terreno per garantire che rimanga sulla traiettoria di volo definita dagli ingegneri del progetto.
Il team Ingenuity si sta muovendo verso il successo un passo alla volta
Data la natura sperimentale di Ingenuity, il team ha una lunga lista di traguardi che l'elicottero deve raggiungere prima di poter decollare e atterrare nella primavera del 2021. Il team li ha definiti come segue:
- Sopravvivi alla crociera su Marte e fai un atterraggio di successo
- Emerge in sicurezza da sotto Perseverance
- Riscaldamento autonomo nelle notti marziane molto fredde
- Ricarica indipendente dal pannello solare sui rotori
- Comunicazione riuscita con l'elicottero e ritorno tramite un sottosistema noto come Mars Helicopter Base Station
Se i primi test di volo sperimentali su un altro pianeta avranno successo, il team Ingenuity effettuerà molti altri voli di prova.
Il lavoro di successo di Ingenuity cambierà il futuro dell'esplorazione di Marte
Ingenuity è progettato per dimostrare le tecnologie e le operazioni uniche necessarie per volare nell'atmosfera marziana. In caso di successo, queste tecnologie e l'esperienza di pilotare un elicottero su un altro pianeta potrebbero portare alla creazione di altri velivoli robotici avanzati che potrebbero entrare a far parte delle future missioni robotiche e umane su Marte.
I possibili usi di un futuro elicottero su Marte includono la fornitura di un punto di osservazione unico non fornito dagli attuali orbiter, rover e lander sulla Terra; imaging e intelligenza ad alta definizione per robot o esseri umani; e l'accesso a terreni difficili per i veicoli fuoristrada. L'elicottero del futuro potrebbe persino aiutare a trasportare carichi utili leggeri ma vitali da un luogo all'altro.
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