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Mars 2020: alcune cose da sapere su Ingenuity, il primo elicottero su Marte

22 gennaio 2021
Ingenuity, un esperimento tecnologico nuovo nel suo genere, si prepara a tentare il primo volo motorizzato e controllato sul Pianeta Rosso.

Quando il rover Perseverance della NASA atterrerà su Marte il 18 febbraio 2021, trasporterà un piccolo ma potente passeggero: Ingenuity, il Mars Helicopter.
L'elicottero, che pesa circa 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 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 restrizioni sulla sua massa.
Il team ha dovuto dimostrare nei test che poteva volare in un ambiente simile a Marte e ora che hanno verificato questi obiettivi, il team si sta preparando a testare Ingenuity nell'ambiente reale di Marte.

"Il nostro team del Mars Helicopter ha fatto cose che non erano mai state tentate prima e che nessuno all'inizio poteva essere sicuro che potessero essere realizzate", ha detto MiMi Aung, project manager di Ingenuity presso JPL. "Abbiamo affrontato molte sfide lungo il percorso che avrebbero potuto interrompere il nostro cammini. Siamo entusiasti di essere così vicini a dimostrare - su Marte - cosa può davvero fare Ingenuity ".



Ingenuity è sopravvissuto alle intense vibrazioni del lancio avvenuto il 30 luglio 2020 e ha superato i controlli funzionali in attesa di immergersi con Perseverance nell'atmosfera marziana. Ma l'elicottero non tenterà il suo primo volo prima di un mese dopo l'atterraggio: gli ingegneri del rover e dell'elicottero hanno bisogno di tempo per assicurarsi che entrambi i robot siano pronti.

In attesa di questo evento ecco cosa c'è da sapere su Ingenuity:

1. Ingenuity è un test di volo sperimentale.

Il Mars Helicopter è una dimostrazione tecnologica, un progetto strettamente focalizzato che cerca di testare una nuova capacità per la prima volta. Precedenti dimostrazioni tecnologiche innovative sono state per esempio il primo Mars rover, Sojourner, e il Mars Cube One (MarCO) CubeSats messo in orbita attorno a Marte durante l'invio della missione Insight.

L'elicottero non trasporta strumenti scientifici e non fa parte della missione scientifica di Perseverance, l'obiettivo di Ingenuity è solo ingegneristico: dimostrare il volo degli aeromobili nell'atmosfera estremamente sottile di Marte che ha appena l'1% circa della densità della nostra atmosfera sulla Terra.
Ingenuity tenterà fino a cinque voli di prova entro una finestra dimostrativa di 30 giorni marziani (31 giorni terrestri). Le sue aspirazioni pionieristiche sono simili a quelle del Flyer dei fratelli Wright, che raggiunse il primo volo motorizzato e controllato sulla Terra.

2. Marte non renderà facile per Ingenuity tentare il primo volo

Poiché l'atmosfera di Marte è così sottile, Ingenuity è 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 massa di Ingenuity sulla Terra.
Il Pianeta Rosso ha anche temperature estremamente fredde, con notti che arrivano a -90° vicino al cratere Jezero, il sito di atterraggio del rover e dell'elicottero. Queste temperature spingeranno i limiti di progettazione originali delle componenti utilizzate per Ingenuity. I test sulla Terra alle temperature previste indicano che le parti di Ingenuity dovrebbero funzionare come previsto, ma il team attende che inizi il vero test su Marte.

"Marte non ci sta preparando un tappeto di benvenuto", ha detto Tim Canham, responsabile delle operazioni di Ingenuity al JPL. "Una delle cose importanti che Ingenuity deve fare quando arriverà su Marte sarà sopravvivere alla prima notte."

3. Ingenuity si affida alla missione Mars 2020 per un trasporto sicuro su Marte e per le operazioni sulla superficie del Pianeta Rosso.

Ingenuity è nascosto lateralmente sotto la pancia del rover Perseverance con una copertura per proteggerlo dai detriti sollevati durante l'atterraggio. Sia il rover che l'elicottero sono sistemati in modo sicuro all'interno di una capsula di ingresso del veicolo spaziale a forma di conchiglia durante il viaggio di 471 milioni di chilometri verso Marte. Il sistema di alimentazione della sonda Mars 2020 carica periodicamente le batterie di Ingenuity lungo il percorso.

Per raggiungere la superficie marziana, Ingenuity cavalcherà su Perseverance durante l'atterraggio. Il sistema di ingresso, discesa e atterraggio del rover è dotato di un paracadute supersonico, dei nuovi "cervelli" per evitare i pericoli in modo autonomo e componenti specifici per la gru che calerà il rover su Marte durante la discesa. E solo il 50% dei tentativi di atterraggio su Marte, da parte di qualsiasi agenzia spaziale, ha avuto successo.
Una volta trovato un sito adatto per depositare l'elicottero, il Mars Helicopter Delivery System del rover libererà la copertura di atterraggio, ruoterà l'elicottero in una configurazione con gambe abbassate e lascerà cadere delicatamente Ingenuity sulla superficie nei primi mesi dopo l'atterraggio. Durante la campagna di messa in servizio e di test di volo dell'elicottero, il rover lo assisterà nelle comunicazioni con la Terra. Il team rover prevede anche di raccogliere immagini di Ingenuity.

4. Ingenuity è intelligente per essere un piccolo robot.

I ritardi sono una parte intrinseca della comunicazione con il veicolo spaziale attraverso distanze interplanetarie, il che significa che i controllori di volo di Ingenuity al JPL non saranno in grado di controllare l'elicottero con un joystick. In effetti, non saranno in grado di guardare i dati o le immagini di ogni volo fino a molto tempo dopo che il volo è stato effettuato.
Quindi Ingenuity prenderà alcune delle proprie decisioni in base ai parametri impostati dai suoi ingegneri sulla Terra. L'elicottero ha una specie di termostato programmabile, ad esempio, 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 progettata dagli ingegneri.

5. Il team di Ingenuity conterà 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:

  • Sopravvivere alla crociera verso Marte e atterrare sul Pianeta Rosso
  • Essere deposto con sicurezza sul terreno dalla pancia di Perseverance
  • Riscaldarsi autonomamente durante le freddi notti marziane
  • Caricarsi autonomamente con il pannello solare posto in cima ai rotori
  • Comunicare correttamente con un sottosistema noto come Mars Helicopter Base Station posto sul rover
Se il primo test di volo sperimentale avrà esito positivo, il team di Ingenuity tenterà altri voli.

6. Se Ingenuity avrà successo, la futura esplorazione di Marte potrebbe includere un'ambiziosa dimensione aerea.

Ingenuity ha lo scopo di dimostrare l'affidabilità delle tecnologie e di poter svolgere 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 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 potrebbero offrire un punto di vista unico che non è attualmente possibile ottenere tramite gli orbiter o dai rover e lander di terra; delle immagini ad alta definizione e ricognizione per robot o esseri umani e l'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.

fonti: NASA Jet Propulsion Laboratory

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