Una nuova era sta per iniziare. Per la prima volta nella storia dell’esplorazione spaziale, nel 2021, un mezzo di trasporto aereo esplorerà la superficie di un corpo celeste diverso dalla Terra. Si tratta di un piccolo elicottero drone, che arriverà assieme al rover Mars 2020 nel cratere Jezero di Marte.
Lo hanno battezzato Ingenuity (che, attenzione, significa ingegnosità e non ingenuità!), nome in linea con Curiosity, Opportunity e il resto della famiglia dei robot marziani, che lavorerà al fianco di Perseverance, il rover della missione Mars 2020. Questo gioiellino tecnologico è nato nell’agosto del 2013 come progetto sviluppato dal Jet Propulsion Laboratory (JPL), della NASA, per provare che le cose più grandi possono derivare da piccole dimensioni. Il risultato di intenso lavoro è stato un capolavoro di ingegneria dalle modeste dimensioni. Con un peso complessivo di circa 1.8 Kg, una lunghezza della fusoliera pari a quella di una palla da softball e una apertura alare superiore al metro, questo elicottero incorporerà tecnologie davvero innovative.

SPECIFICHE DI VOLO

Di interesse possono essere anche le particolari configurazioni aerodinamiche che verranno implementate a bordo di questo elicottero. Basti pensare che esso si troverà ad operare in una atmosfera molto più rarefatta rispetto quella terrestre, con una pressione dell’1%, che rende difficile il volo aerodinamico. Il modello, progettato degli ingegneri statunitensi, ha volato in ambiente nato ad hoc sulla Terra per ricreare le condizioni di volo ‘marziano’, per circa 86 minuti in totale. Le piccole batterie che lo alimentano permettono una condizione di volo della durata media di circa 90 s fino a 2 min, consentendo spostamenti massimi di 300 m. Aerodinamicamente parlando, si è optato poi per una configurazione con due rotori controrotanti coassiali, per poter garantire migliori performace nella atmosfera di Marte. Anche senza guida umana, l’elicottero drone sarà largamente autonomo, con piccoli input provenienti dai centri di controllo dell’agenzia americana, magari per garantire una docile discesa nella atmosfera di Marte. La NASA ripone grande fiducia in questa missione, speranzosa poi un domani di riuscire ad inviare astronauti che possano pilotare un giorno elicotteri su Marte.
A tal proposito si è espresso Mimi Aung, project manager del Mars Helicopter al JPL, affermando che: “L’altitudine massima raggiunta da un elicottero sulla Terra è di 40.000 piedi (12.192 m). Essendo la atmosfera su Marte l’1% di quella terrestre, quando il nostro elicottero sarà sulla superficie marziana, sarà già equivalente all’altitudine di 100.000 piedi (30.480 m) sulla Terra.” Una volta che il rover si troverà sulla superficie di Marte, verrà trovato un sito disponibile per dislocare l’elicottero all’esterno dal veicolo e fargli toccare, per la prima volta, il suolo di Marte. Poi successivamente, lo stesso rover si allontanerà dall’elicottero per garantirgli ampio spazio di manovra, il tutto sotto l’attenta supervisione del team di ingegneri del JPL della NASA.

TEST E SPERIMENTAZIONE

Il JPL di Pasadena, in California, che si è occupato di progettare e sviluppare l’elicottero, sta realizzando in questi giorni i primi test di volo del modello che effettivamente volerà sul pianeta rosso. Per essere significativi, i test devono essere svolti in condizioni simili a quelle che ci saranno su Marte, cosa estremamente difficile da simulare. Bisogna preparare l’esperimento in una camera a vuoto appositamente adattata, rimuovendo l’ossigeno e l’azoto naturalmente presenti nella nostra atmosfera, immettendo anidride carbonica e portando l’ambiente a una pressione di soli 0,7–0,9 kPa. Oltre a ciò, è necessario simulare in qualche modo la minore gravità di Marte, per questo è stato mantenuto costantemente un cavo in tensione durante l’esperimento per contrastare parzialmente la gravità terrestre. Teddy Tzanetos, conduttore del test al JPL afferma:” Portare il nostro elicottero in un’atmosfera estremamente tenue è solo una parte della sfida. Per simulare fedelmente il volo su Marte dobbiamo togliere due terzi della gravità terrestre, perché è questa la gravità di Marte.” L’esperimento è stato un successo, anche se i numeri potrebbero sembrare irrilevanti a un non addetto ai lavori. L’elicottero ha volato due volte, per un tempo di volo totale di un minuto, a un’altezza di 5 centimetri. Il breve volo ha dimostrato che tutti i componenti reagiscono nel modo desiderato. Precedentemente erano stati effettuati test simili con una copia che non verrà spedita su Marte totalizzando 75 minuti di volo.

POSSIBILI RISCHI E TEMPISTICHE

Ingenuity sarà il primo velivolo terrestre a volare in un altro pianeta, con tutti i rischi del caso. La sua operatività sarà piuttosto limitata: si alzerà in volo non prima di tre mesi dall’arrivo del rover su Marte ed esplorerà solo la zona del cratere Jezero, dove atterrerà la sonda. Tra le principali incognite c’è proprio la capacità di volo di Ingenuity, in quanto l’elicottero ha una conformazione completamente diversa rispetto a quella degli apparecchi che conosciamo. Nonostante le decine di test e le simulazioni portate a termine con successo, solo al momento del primo decollo scopriremo se è davvero in grado di volare su Marte. La missione insomma è ad alto rischio e alla NASA lo sanno: che possa durare poco o pochissimo è un dato di fatto. Eppure, i primi voli offriranno agli scienziati informazioni importantissime sul Pianeta Rosso, che permetteranno di programmare le future missioni.
La missione Mars 2020 sarà lanciata da un razzo Atlas V della United Launch Alliance (ULA) dal complesso di lancio 41 alla Air Force Station di Cape Canaveral e ci si aspetta raggiunga Marte nel 2021. La partenza di Perserverance e Ingenuity alla volta di Marte è prevista per il prossimo mese di luglio, mentre l’ammartaggio nel cratere Jezero dovrebbe avvenire il prossimo 18 febbraio, dopo circa 7 mesi di viaggio nello spazio.
Questo veicolo ausiliario è solo un dimostratore tecnologico e non trasporta alcun carico scientifico. Lo scopo della NASA è dimostrare la fattibilità dell’esplorazione tramite drone. Sono previsti un massimo di 5 voli su Marte per questo dispositivo compresi tra il Sol 60 e il Sol 90 della missione principale Mars 2020. In caso di successo, la NASA potrebbe considerare lo sviluppo di una seconda generazione di veivoli, più grande, con un carico utile e un sistema di comunicazione diretta con gli orbiter, quindi indipendente dal rover di appoggio. In futuro, una flotta di mini-droni potrebbe esplorare zone inaccessibili ai rover. Non ci resta altro che aspettare che questa magnifica opera di ingegneria spicchi il volo tra i cieli di Marte in tutto il suo splendente scintillio metallico.