Con la missione Tianwen-1 della Cina, ti avevamo accennato anche del rover della NASA Perseverance e di Ingenuity, l’elicottero Marziano contenuto all’interno del rover; i due atterreranno su Marte il 18 febbraio 2021 ed è da quel momento che inizierà la loro missione.
Sebbene questo sia il primo caso in cui un “elicottero” venga spedito su Marte, sono in molti a domandarsi quanto questa cosa sia utile, così nell’articolo di oggi vedremo un po’ di conoscere meglio Ingenuity.
L’elicottero, che pesa circa 4 libbre (1,8 chilogrammi) sulla Terra e ha una fusoliera delle dimensioni di una scatola di fazzoletti, è nato sei anni fa come una prospettiva non plausibile.
Gli ingegneri del Jet Propulsion Laboratory (JPL) 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 le estreme condizioni a cui sarebbe andato in contro.
Il team ha quindi dovuto dimostrare nei test terrestri che poteva volare in un ambiente simile a quello Marziano, così dopo esser riusciti nell’impresa di verificare quegli obiettivi, il team si sta preparando a testare Ingenuity nell’ambiente reale di Marte.
“Il nostro team Mars Helicopter ha fatto cose che non erano mai state fatte prima, cose che nessuno all’inizio poteva essere sicuro che potessero essere fatte.
Abbiamo affrontato molte sfide lungo il percorso che avrebbe potuto fermarci e siamo entusiasti di essere così vicini a dimostrare –su Marte– cosa può davvero fare Ingenuity”.
ha detto MiMi Aung, project manager di Ingenuity presso il JPL.
Ingenuity è sopravvissuta alle intense vibrazioni del lancio il 30 luglio 2020 e ha superato i controlli vitali in attesa di immergersi con Perseverance nell’atmosfera marziana.
Tuttavia l’elicottero tenterà il suo primo volo non prima di un mese dopo l’atterraggio in quanto gli ingegneri del rover e dell’elicottero hanno bisogno di tempo per assicurarsi che entrambi i robot siano pronti.
Ingenuity, la sua storia e il suo perché
Come ti ho detto sopra, Ingenuity è a tutti gli effetti un test di volo sperimentale. Il Mars Helicopter è ciò che è noto come una dimostrazione tecnologica, ovvero un progetto strettamente focalizzato che cerca di testare una nuova capacità per la prima volta.
Precedenti dimostrazioni tecnologiche innovative includono il primo Mars rover Sojourner, e il CubeSats Mars Cube One (MarCO) che ha volato su Marte.
L’elicottero non trasporta strumenti scientifici e non fa parte della missione scientifica di Perseverance. L’obiettivo di Ingenuity è ingegneristico e consiste nel dimostrare il volo degli aeromobili nell’atmosfera estremamente sottile di Marte, che ha appena l’1% circa della densità della nostra atmosfera.
Ingenuity tenterà fino a cinque voli di prova entro una finestra dimostrativa di 30 giorni marziani (31 giorni terrestri) e le sue aspirazioni pionieristiche sono simili a quelle del Flyer dei fratelli Wright, che raggiunse il primo volo motorizzato e controllato sulla Terra.
Marte ovviamente non renderà facile per Ingenuity tentare il primo volo controllato e motorizzato su un altro pianeta, anche perché vista l’atsmosfera, è stato progettato per essere leggero, con pale del rotore molto più grandi e che girano molto più velocemente di quanto sarebbe richiesto per un elicottero della sua massa sulla Terra.
Per non parlare poi delle temperature agghiaccianti del Pianeta Rosso, con notti in cui la temperatura arriva a 130 gradi Fahrenheit, ovvero meno 90 gradi Celsius. Queste temperature estreme spingono i limiti di progettazione originali delle parti standard utilizzate in Ingenuity e, sebbene i test sulla Terra indicano che le parti di Ingenuity dovrebbero funzionare come previsto, il team non vede l’ora che inizi il vero test su Marte.
“Marte non sta esattamente tirando fuori il tappetino di benvenuto. Una delle prime cose che Ingenuity deve fare quando arriverà su Marte è sopravvivere alla sua prima notte.”
ha detto Tim Canham, responsabile delle operazioni di Ingenuity al JPL.
L’arrivo su Marte e i primi passi
Alla base di tutta la missione Mars 2020 Perseverance, per il passaggio sicuro su Marte e per le operazioni sulla superficie del Paineta Rosso c’è l’ingegno.
Ingenuity è nascosto lateralmente sotto la pancia del rover Perseverance con una copertura per proteggerlo dai detriti sollevati durante l’atterraggio, ed entrambi sono sistemati al sicuro all’interno di una capsula di ingresso di un veicolo spaziale a conchiglia durante il viaggio di 471 milioni di chilometri verso Marte.
Il sistema di alimentazione della sonda Mars 2020 invece si occupa di caricare periodicamente le batterie di Ingenuity lungo la tratta, così da renderla efficiente al 100%.
Per raggiungere la superficie marziana i due robot verranno “accuditi” da un sistema di ingresso, discesa e atterraggio dotato di un paracadute supersonico, e nuovi “cervelli” per evitare i pericoli in modo autonomo e componenti per la manovra della gru aerea, che abbassa il rover su Marte da un veicolo di discesa.
Ti ricordo che solo circa il 50% dei tentativi di atterraggio su Marte, da parte di qualsiasi agenzia spaziale, ha avuto successo.
Una volta trovato un sito adatto per schierare l’elicottero, il Mars Helicopter Delivery System del rover libererà la copertura di atterraggio, ruoterà l’elicottero in una configurazione gambe verso il basso e lo farà cadere delicatamente sulla superficie nei primi mesi dopo l’atterraggio.
Durante la campagna di messa in servizio e test di volo dell’elicottero, il rover assisterà nelle comunicazioni avanti e indietro dalla Terra, mentre per quanto riguarda le immagini, il team rover prevede anche di raccoglierne alcune di Ingenuity.
Come dicevo, ad occuparsi delle comunicazioni sarà Perseverance, tuttavia i ritardi sono una parte intrinseca della comunicazione con i veicoli spaziali su distanze interplanetarie. Ciò cosa significa?
Significa i controllori di volo di Ingenuity al JPL, non saranno in grado di controllare l’elicottero con un joystick anzi, non saranno in grado di guardare i dati tecnici o le immagini di ogni volo fino a molto tempo dopo che il volo ha avuto luogo.
Vista la situazione quindi, Ingenuity prenderà alcune delle proprie decisioni in base ai parametri impostati dai suoi ingegneri sulla Terra.
L’elicottero per esempio ha una specie di termostato programmabile che lo manterrà caldo su Marte, mentre durante il volo, Ingenuity analizzerà i dati dei sensori e le immagini del terreno per garantire che rimanga sulla traiettoria di volo progettata dagli ingegneri del progetto.
Cosa comporterà una buon riuscita della missione?
Il team di Ingenuity conta 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. La lista degli obiettivi non è lunghissima tuttavia non è comunque scontata né semplice –tutt’altro–:
- sopravvivere alla crociera su Marte e atterrare sul Pianeta Rosso;
- distribuirsi in sicurezza in superficie dalla pancia di Perseverance;
- siscaldarsi autonomamente durante le notti marziane intensamente fredde;
- ricaricarsi autonomamente con il pannello solare in cima ai suoi rotori;
- comunicazione riuscita da e verso l’elicottero tramite un sottosistema noto come Mars Helicopter Base Station sul rover;
Se il primo test di volo sperimentale su un altro pianeta dovesse avere esito positivo, il team di Ingenuity tenterà altri voli di prova, con la futura esplorazione di Marte che potrebbe includere un’ambiziosa missione aerea.
Ingenuity ha lo scopo di dimostrare le tecnologie e le operazioni uniche necessarie per volare nell’atmosfera marziana e come ti dicevo, in caso di successo, queste tecnologie e l’esperienza di pilotare un elicottero su un altro pianeta potrebbero abilitare altri veicoli volanti robotici avanzati che potrebbero far parte delle future missioni robotiche e umane su Marte.
I possibili usi di un futuro elicottero su Marte includono l’offerta di un punto di vista unico non fornito dagli orbitatori attuali in alto o da rover e lander a terra: immagini ad alta definizione e ricognizione per robot o esseri umani, per non parlare dell’accesso a un terreno difficile da raggiungere per i rover.
Un futuro elicottero potrebbe persino aiutare a trasportare carichi utili leggeri ma vitali da un sito all’altro.
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