Elicottero Ingenuity su Marte, fotografato dal rover Perseverance della NASA. Credits: NASA/JPL-Caltech/ASU/MSSS
L’elicottero Ingenuity, costruito dalla NASA JPL (Jet Propulsion Laboratory) e giunto su Marte il 18 febbraio 2021, compirà il suo 30esimo volo sul pianeta rosso entro la prossima settimana.
Il piccolo elicottero drone, fermo da oltre due mese (101 sol marziani) per il rigido inverno di Marte, eseguirà un breve volo per verificare il suo stato di salute. Attualmente, nel cratere Jezero è ancora inverno, pertanto la temperatura notturna è di circa -86 gradi Celsius (-124 gradi Fahrenheit).
Durante l’inverno marziano la quantità di energia solare, che colpisce il pannello solare di Ingenuity, rimane al di sotto di quella necessaria per mantenere la carica delle batterie a livelli sufficienti. Tuttavia, durante il giorno il pannello continua a generare una piccola carica, utile per garantire dei brevi voli.
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Il team della missione ha eseguito, il 6 e il 15 agosto, un giro di prova di 50 giri/min del rotore, per verificare l’idoneità al volo dopo due mesi di congelamento. Successivamente, hanno provato un secondo giro di 2.573 giri/min per diversi secondi.
La telemetria scaricata dopo i due test indica che Ingenuity è ancora in pista!
IL 30ESIMO VOLO
Il programma del 30esimo volo prevede un decollo alle ore 16:00 (ore locali di Marte), per dare alle batterie di Ingenuity la possibilità di ottenere quanta più carica possibile.
Dopo il decollo l’elicottero salirà ad una altitudine di 16,5 piedi (5 metri), traslerà lateralmente di circa 6,5 piedi (2 metri) e, successivamente, atterrerà dopo 33 secondi.
Per settembre è previsto anche un aggiornamento del software di volo, che consentirà nuove capacità di navigazione. E non solo: gli permetterà di volare meglio attraverso il difficile terreno del delta del fiume.
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.
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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 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.
Articolo a cura di Fabio Meneghella