2021, cronache dal Pianeta rosso: il primo volo di Ingenuity

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Ingenuity si prepara a spiccare il suo primo volo nella rarefatta atmosfera di Marte. Portato sul pianeta a bordo del rover Perseverance, il minuscolo elicottero sarà il primo oggetto fabbricato dall’uomo a tentare di sorvolare la superficie di un pianeta che non sia la Terra in un volo controllato. Il velivolo, il cui costo di progettazione, costruzione e controllo operativo si attesta sugli 85 milioni di dollari, pesa solo 1,8 kg, è alto 49 cm e, pur non portando a bordo alcuno strumento scientifico, rappresenta una sfida tecnologica per l’esplorazione spaziale. Dovrà affrontare le bassissime temperature (-90°C) delle notti marziane, le intense radiazioni, ma soprattutto essere capace di sollevarsi immerso nella rarefatta atmosfera che circonda il pianeta, la cui densità è solo l’1% di quella terrestre. A questo scopo gli ingegneri, che in sei anni hanno lavorato al programma, hanno dotato l’elicottero di pale in fibra di carbonio da 1,2 metri (0,6 metri per pala), molto più lunghe di quelle che servirebbero a sollevare un velivolo dello stesso peso sulla Terra, e che roteano ad una velocità di 2.537 giri al minuto. Il rotore è alimentato con sei batterie agli ioni di litio che vengono caricate ogni giorno mediante pannelli solari, i quali a loro volta sono calibrati per assorbire la massima intensità di luce secondo lo spettro solare che si trova su Marte. Per contro, la minore gravità presente sul pianeta (un terzo rispetto a quella terrestre) darà a Ingenuity un piccolo vantaggio rispetto alla Terra. Il suo peso rapportato alla gravità del pianeta rosso sarà infatti di soli 0,68 kg.

Per limitare al massimo le incognite del primo volo marziano, prima della partenza da Cape Canaveral, Ingenuity è stato sottoposto a diversi test in una camera in cui si sono riprodotte le presunte condizioni atmosferiche in cui sarebbe andato ad operare.

Ma non sono solo gli aspetti ambientali a sfidare i tecnici della Nasa: la distanza tra Marte e il centro operativo, situato al JPL in California, ritarda i segnali di trasmissione di quasi 11 secondi impedendo di manovrare in remoto Ingenuity in tempo reale. L’elicottero ha quindi la possibilità di operare in autonomia, programmare la temperatura per evitare il congelamento delle apparecchiature e dei meccanismi del rotore. Una macchina fotografica a colori da 13 megapixel permetterà di ricevere immagini durante il volo, mentre una seconda camera in bianco e nero da 0,5 megapixel fungerà da navigatore per determinare posizione e altitudine. Tutte le apparecchiature vitali (sensori, riscaldatori termici, batterie, computer, sistemi di telecomunicazione) sono contenuti in una scatola di 13,6 x 19,5 x 16,3 cm. Se il volo di Ingenuity avrà successo, si aprirà una nuova fase nell’esplorazione umana su Marte che permetterà di iniziare a sviluppare nuove tecnologie che consentiranno di utilizzare droni per sondare la superficie del pianeta e trasferire materiali di supporto tra un’area e l’altra, aiutando così lo sviluppo delle prime future colonie.

Nei trenta giorni marziani entro cui sarà possibile effettuare i voli, la Nasa tenterà di fare cinque test che dureranno al massimo 90 secondi, ad un’altitudine tra i tre e i cinque metri dal suolo ed entro un raggio di 50 metri dal punto di decollo. I voli inizieranno alle 11 am ora di Marte, quando si pensa che i venti siano meno intensi e le batterie saranno sufficientemente cariche. Nel suo primo volo di prova l’elicottero si alzerà a tre metri dal suolo a un metro al secondo, volare per 20-30 secondi e atterrare. Al termine di ogni volo la squadra di tecnici analizzerà le immagini pervenute per decidere i successivi programmi. In totale sono previsti cinque gruppi di test di volo, ognuno dei quali porterà Ingenuity a incrementare le proprie capacità.

L’area del cratere Jezero su cui si è posato Perseverance è stata scelta anche per permettere a Ingenuity di volare senza trovare ostacoli: il terreno deve essere privo di rocce alte più di 5 cm per evitare che la pancia dell’elicottero, sostenuta a 13 centimetri dal suolo da quattro gambe lunga ognuna 38,4 cm, venga danneggiata. Inoltre, la pendenza non deve essere superiore a 4 gradi. Durante i voli, Perseverance sarà parcheggiato a circa 100 metri dall’area di volo e le sue telecamere permetteranno di osservare Ingenuity da una prospettiva unica. La missione Mars 2020 ha cercato anche di minimizzare al massimo l’inquinamento batterico portato su Marte dalla Terra: l’intera apparecchiatura (paracadute, lo scudo termico, il lander, Perseverance e Ingenuity) aveva alla fine 300.000 spore batteriche (meno della quantità necessaria per coprire una lente fotografica di uno smartphone), mentre Ingenuity ne aveva 21.900.

Una curiosità: il nome Ingenuity è stato dato da Vaneeza Rupani, una studentessa della Tuscaloosa County High School di Northport, Alabama, spiegando che “si è dovuto ricorrere all’ingegnosità di un incredibile gruppo di persone per creare qualcosa che potesse affrontare un così alto numero di sfide. (…) L’ingegnosità è ciò che permette alle persone di fare cose incredibili e che ci permette di espandere i nostri orizzonti ai confini dell’universo.” Perseveranza e ingegnosità, due qualità necessarie per continuare a credere nel progresso della scienza.