Foto scattata dall'elicottero Ingenuity su Marte, durante un volo. Credits: NASA/JPL-Caltech
L’elicottero Ingenuity, costruito dalla NASA JPL (Jet Propulsion Laboratory) e atterrato su Marte con il rover Perseverance il 18 febbraio 2021, ha catturato un video mozzafiato con la sua telecamera di navigazione in bianco e nero, durante il 25esimo volo eseguito con successo sul pianeta Marte.
Il 25esimo volo è stato denominato “il volo dei record“, poiché ha percorso ben 704 metri alla velocità di 5,5 metri al secondo, ad una altitudine di 10 metri dalla superficie marziana. Esso è attualmente il volo più lungo e più veloce mai eseguito su un altro pianeta. In questo momento, l’elicottero Ingenuity, si sta preparando per compiere il suo 29esimo volo.
“Per il nostro volo da record, la telecamera di navigazione rivolta verso il basso di Ingenuity ci ha fornito una sensazione mozzafiato di come ci si sente a planare a 33 piedi sopra la superficie di Marte a 12 miglia orarie”
Teddy Tzanetos, capo del team di Ingenuity del NASA JPL
Ingenuity vola prima su un gruppo di increspature di sabbia e successivamente, a metà del video, su diversi campi rocciosi. Infine, appare un terreno relativamente piatto e irregolare, che fornisce un buon punto di atterraggio. La telecamera di navigazione è stata programmata per disattivarsi quando l’elicottero si trova a un metro dalla superficie marziana. In questo modo la polvere che si solleva durante l’atterraggio, non interferisce con il sistema di navigazione.
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COME FA A VOLARE IN AUTONOMIA?
Il volo su Marte è impegnativo perché il Pianeta Rosso ha una gravità significativamente inferiore (un terzo di quella terrestre), e un’atmosfera estremamente sottile con solo l’1% della pressione in superficie rispetto al nostro pianeta. Ciò significa che ci sono relativamente poche molecole d’aria, con cui le quattro pale dei due rotori di Ingenuity, larghe 1,2 metri, possano interagire per raggiungere il volo.
Ingenuity, per volare su Marte, utilizza pale più grandi che ruotano molto più velocemente, fino a 2400 giri al minuto. Quindi, il suo obiettivo è “acchiappare” più aria possibile, nonostante essa sia rarefatta. Gli ingegneri della NASA non possono pilotare l’elicottero, tanto meno il rover Perseverance, a causa dell’enorme distanza tra la Terra e Marte. Per questo motivo Ingenuity dispone di una “intelligenza artificiale”, che gli permette di eseguire i compiti e di risolvere i problemi da solo.
COME FA A NON PERDERE LA ROTTA?
Soprattutto per quattro motivi: il primo è uno strumento chiamato IMU, il quale misura l’accelerazione e la rotazione dei rotori, grazie ai quali si può calcolare di quanti metri si è spostato; poi vi sono anche un “inclinometro” e un “altimetro”. Ma questi strumenti non bastano, poiché c’è il rischio di schiantarsi e di perdere la rotta.
Per risolvere questo problema sono state montate le famose telecamere di navigazione in bianco e nero: NAVCAM e RTE. Esse, per tutta la durata del volo scattano ben 30 immagini al secondo del suolo marziano. Tutte queste immagini vengono, immediatamente, inviate al computer di bordo che, in mezzo secondo, grazie ad una intelligenza artificiale, le analizza, cerca di capire in quale millesimo di secondo sono state scattate e, in base a ciò che vede (ad esempio la forma di una roccia, una duna di sabbia ecc…), cerca di intuire come sarà la foto successiva, e come continuerà quella “forma” di roccia o di sabbia. E subito dopo, grazie alle successive foto, cerca di capire se aveva ragione.
In questo modo, in mezzo secondo, confronta le foto scattate un secondo prima, con le foto scattate un secondo dopo e, nel lasso di tempo che intercorre tra una foto e l’altra, cerca di intuire come potrebbe essere la foto successiva.
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Ad esempio, se nella prima foto compare una roccia, il computer di bordo cerca di capire come potrebbe continuare quella “forma” di roccia, e come potrebbe apparire nella foto successiva. Il computer dice: “Secondo i miei calcoli, la roccia fotografata in questo momento, nella prossima foto comparirà al centro dell’immagine“.
Successivamente, quando arriverà la nuova foto, il computer andrà a vedere se aveva ragione. Se troverà la roccia spostata verso destra, anziché al centro dell’immagine come invece aveva previsto, allora capirà che l’elicottero sta andando fuori rotta, e quindi bisognerà riportarlo nella giusta direzione.
L’elicottero Ingenuity aprirà la strada a nuovi elicotteri droni, i quali potranno esplorare zone inaccessibili ai rover con le ruote, come ad esempio l’esplorazione di caverne (le caverne sono importanti, anche perché gli astronauti, che un giorno andranno su Marte, potrebbero costruire una base scientifica all’interno delle caverne, poiché esse sono perfette per la protezione dalle radiazioni del Sole e dai raggi cosmici).
Articolo a cura di Fabio Meneghella