Ingenuity: il primo volo su Marte

Non sono certo una novità la volontà e la determinazione che la NASAsta manifestando nell’esplorazione di Marte con tutti i mezzi a disposizione. Al proseguimento di questa vera e proprio impresa, è in programma una nuova missione spaziale, prevista per l’8 Aprile, che prevede il rilascio del primo drone-elicottero “Ingenuity”attualmente situato nella parte inferiore del rover marzianoPerseverance, seguito dal suo primo giro di perlustrazione del territorio a lui circostante. 

La Nasa ha dichiarato di aver già setacciato la superficie di Marte alla ricerca di un “aeroporto” per il lancio, utilizzando immagini satellitari e catturate da PerseveranceA differenza dei razzi fino ad ora lanciati, lo scopo di Ingenuity non sarà quello di condurreesperimenti scientificima “semplicemente” di testarne resistenza ed efficienza a seguito dell’atterraggio. L’obiettivo è quello di farne, in futuro, un assistente per ingegneri e scienziati in molteplici campi di applicazione. 

La Nasa ha affermato che ci sono una serie di sfide da affrontare prima che il viaggio possa aver luogo, la prima risiede nella comprensione completa della dura atmosfera del pianeta ospite, inclusi i venti. Ci sono inoltre una serie di rischi e pericoli, tra cui la possibilità che Perseverance perda di vista l’elicottero. Un’altra criticità è legata alla grande distanza tra Marte e la Terra, essa implica l’impossibilità di controllare l’elicottero dal vivo, al punto che i messaggi possono impiegare dai 5 ai 20 minuti per arrivare a destinazione. Perseverance cercherà quindi di riprendere immagini e video del viaggio, anche se gli ingegneri della Nasa hanno notato che sarà difficile garantire che i due mezzi possano comunicare sempre correttamente. 

È quindi evidente che, dovendo far volare un elicottero a notevole distanza dal centro di controllo (circa 300 milioni di km), è necessario avere una conoscenza delle condizioni meteorologiche quanto più precise possibili, onde evitare inconvenienti. Per provare ad immaginare la complessità della questione, basti pensare che l‘atmosfera sul pianeta rosso è solo 1/100 più densa di quella terrestre, mentre la gravità risulta minore, circa un terzo della nostra.  Inoltre, sono da tenere in considerazione la temperatura e la velocità del vento, misure che possono essere raccolte dallo strumento MEDA presente sul rover PerseveranceLa conoscenza “in tempo reale” di questi parametri potrebbe permettere di adattare di conseguenza i parametri di volo.  

Gli ingegneri tengono anche sott’occhio il Sole e le sue espulsioni di massa coronale. Questo perché il drone-elicottero ha alcune componenti esposte a possibili problematiche con particelle cariche provenienti dalla nostra stella che potrebbero condizionarne il funzionamento. 

Il drone-elicottero ha una costruzione piuttosto semplice e un costo approssimativo di 85 milioni di dollari suddivisi in 80 milioni di dollari per lo sviluppo, i test e la costruzione e 5 milioni di dollari per la durata operativa stimata di 30 giorni.  Gli strumenti ottici di bordo di cui Ingenuityè dotato non sono particolarmente evoluti, si tratta infatti di due fotocamere che dovrebbero permettere aldrone-elicottero di volare in sicurezza e autonomia e forse per avere qualche immagine ripresa dall’alto. 

La fusoliera quadrata dell’elicottero, che ospita computer, fotocamere, batterie ecc, ha le dimensioni di una palla da softball (20 x 16 x 14 centimetri) mentre i due rotori larghi 1,2 metri, rendono lo stivaggio e il dispiegamento dell’elicottero una sfida. Il processo di spiegamento dal roverinizia con il rilascio di un meccanismo di blocco che tiene in posizione l’elicottero. Quindi, viene sparato un dispositivo tagliafili, che consente a un braccio caricato a molla che tiene l’elicottero di iniziare a girare Ingenuityfuori dalla sua posizione orizzontale. Un piccolo motore elettrico, infine, permetterà allelicottero di posizionarsi in verticale con due delle sue gambe di atterraggio caricate a molla dispiegateInfine, un’altra accensione pirotecnica rilascerà le altre gambe. Da questo momento in poi, una volta separato dal rover, Ingenuity si potrà ricaricare solamente attraverso i pannelli solari superiori. 

Gli obiettivi degli ingegneri sono quelli di arrivare almeno a 90 secondi di volo, percorrendo una distanza di 300 metri ad un’altezza di massimo 15 metri. Alzarsi in volo sul Pianeta Rosso equivale a farlo da un’altitudine di 100.000 piedi sulla Terra. Nessun elicottero esistente è mai arrivato così in alto, si tratta infatti di un’altitudine che è maggiore del doppio di quella alla quale normalmente volano i jet. Da aggiungersi a questo aspetto, è la completa automatizzazione del volo, ampiamente trattata in precedenza

A cura di Alessandro Celli del VGen Engineering Hub