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martedì 23 marzo 2021

Mars 2020 Perseverance, i preparativi per il 1° volo del piccolo elicottero Marziano Ingenuity!

(Credit NASA/JPL-Caltech)

NEWS SPAZIO :- Torniamo su Marte, nel cratere Jezero dove troviamo il rover della missione NASA Mars2020, Perseverance, atterrato lo scorso 18 Febbraio. Con lui c'è anche il piccolo elicottero Ingenuity Mars Helicopter, protagonista di questa notizia.

NASA ha infatti annunciato che il suo primo volo avrà luogo non prima del prossimo 8 Aprile. Resta saldamente agganciato "sotto la pancia" del rover.
Due giorni fa, il 21 Marzo, Perseverance ha rilasciato la copertura di Ingenuity, uno scatolotto che aveva il compito di proteggere l'elicottero durante l'atterraggio.

Una volta rilasciato al suolo, Ingenuity avrà 30 giorni marziani (31 giorni "terrestri") per effettuare la sua campagna di volo. Sarà la prima volta su di un altro pianeta.


Effettuare un volo controllato su Marte è molto più difficile che volare sulla Terra. Il Pianeta Rosso ha sì una gravità significativa, circa un terzo di quella Terrestre, ma la sua atmosfera ha una densità di appena l'1% di quella della Terra. Di giorno, la superficie del Pianeta Rosso riceve circa la metà della quantità di energia solare che riceve invece il nostro pianeta, e le temperature notturne possono scendere fino a - 90 °C. A questi livelli possono congelare e rompersi i componenti elettrici senza protezione.

Le sfide di Ingenuity sono tante. Per raggiungere Marte e soddisfare i vincoli imposti dalla missione, l'elicottero doveva essere piccolo. Per volare nell'ambiente Marziano, deve essere leggero. Per sopravvivere alle gelide notti deve avere abbastanza energia per alimentare i riscaldatori interni.

Tutti i suoi sistemi critici sono stati - ovviamente - testati e ritestati nelle camere a vuoto e nei laboratori di test del NASA Jet Propulsion Laboratory. Bob Balaram (ingegnere capo del Mars Helicopter, NASA JPL): "Ogni passo che abbiamo fatto da quando questo viaggio è iniziato sei anni fa è stato un territorio inesplorato nella storia del volo. E mentre essere depositato al suolo sarà una grande sfida, sopravvivere quella prima notte su Marte da solo, senza che il rover lo protegga e lo mantenga alimentato, sarà [una sfida] ancora più grande".

Prima che Ingenuity possa prendere il volo per la prima volta dovrà trovarsi esattamente al centro del suo "campo d'aviazione", una particolare zona di 10 x 10 metri scelta per essere molto pianeggiante e senza ostacoli. Una volta che rover sarò posizionato correttamente, prenderà il via l'elaborato processo per rilasciare il piccolo elicottero (1,8 kg) sulla superficie di Marte.

Farah Alibay (responsabile dell'integrazione del Mars Helicopter per il rover Perseverance): "Come con tutto ciò che riguarda l'elicottero, questo tipo di dispiegamento non è mai stato fatto prima. Una volta iniziato il dispiegamento non si può tornare indietro. Tutte le attività sono strettamente coordinate, irreversibili e dipendenti l'una dall'altra. Se c'è anche un accenno che qualcosa non sta andando come previsto, potremmo decidere di aspettare un sol o più fino a quando non avremo un'idea migliore di cosa sta succedendo".

Tutto il processo di deployment richiederà circa sei sol (sei giorni e quattro ore sulla Terra). Nel primo di questi, il team sulla Terra attiverà un dispositivo di rottura dei bulloni, rilasciando il meccanismo di blocco che ha tenuto l'elicottero saldamente fissato alla pancia del rover durante il lancio e l'atterraggio su Marte. Il sol seguente, verrà attivato un dispositivo pirotecnico che taglia i cavi, consentendo al braccio meccanico che trattiene Ingenuity di iniziare a ruotare l'elicottero fuori dalla sua posizione orizzontale. Questo è anche il momento in cui Ingenuity estenderà due delle sue quattro gambe di atterraggio.

Durante il terzo sol, un piccolo motore elettrico finirà di ruotare Ingenuity fino a fine corsa, portando l'elicottero completamente verticale. Durante il quarto sol, le ultime due gambe di atterraggio scatteranno in posizione. In ciascuno di questi quattro sol, la fotocamera WATSON (Wide Angle Topographic Sensor for Operations and eNgineering) riprenderà immagini che daranno a Terra il feedback visivo sullo stato delle operazioni.

Nella sua posizione finale Ingenuity rimarrà sospeso a circa 13 centimetri dal suolo. A questo punto, un solo singolo bullone ed un paio di dozzine di minuscoli contatti elettrici collegheranno l'elicottero a Perseverance.

Al quinto sol, il team userà per l'ultima volta Perseverance come fonte di energia per caricare le sei celle della batteria di Ingenuity. Una volta tagliati i cavi con Perseverance e lasciato cadere sulla superficie, il rover dovrà allontanarsi il più velocemente possibile per far sì che il Sole possa illuminare il pannello solare del piccolo elicottero, ed iniziare a ricaricare le batterie.

Nel sesto ed ultimo sol, il team di Terra dovrà avere la conferma di tre cose: che le quattro gambe di Ingenuity sono saldamente sulla superficie del cratere Jezero, che il rover si è allontanato di circa 5 metri di distanza e che sia l'elicottero che Perseverance stanno comunicando tra loro tramite le loro radio di bordo. Questa è una milestone importante perché segna anche l'avvio dei 30 sol durante i quali dovranno essere effettuati sia tutti i controlli preliminari che tutti i test di volo.

MiMi Aung (project manager per Ingenuity Mars Helicopter al JPL): "Ingenuity è un dimostratore di volo sperimentale, vogliamo vedere se possiamo volare su Marte. Non ci sono strumenti scientifici a bordo né obiettivi scientifici. Siamo fiduciosi che tutti i dati ingegneristici che vogliamo ottenere sia sulla superficie di Marte che in volo possano essere eseguiti entro questa finestra di 30 sol".

Anche le attività che porteranno al primo volo saranno eseguite metodicamente. Se il team non supera o se ha domande su un'importante milestone pre-volo, potrebbero volerci uno o più sol per comprendere meglio il problema. Se l'elicottero sopravviverà alla prima notte sulla superficie di Marte, il team si prenderà tutto il tempo necessario per effettuare vari test pre-volo, tra cui muovere le pale del rotore e verificare le prestazioni dell'unità di misura inerziale, oltre a testare l'intero sistema del rotore durante uno spin-up a 2.537 giri/min.

Una volta che il team di Terra sarà pronto a tentare il primo volo, Perseverance riceverà ed inoltrerà ad Ingenuity le istruzioni di volo finali provenienti dal controllo missione.

Ci sono vari fattori che possono determinare il momento preciso per effettuare il primo test volo, inclusa la modellazione dei pattern del vento locale e le misurazioni effettuate dal MEDA (Mars Environmental Dynamics Analyzer) a bordo di Perseverance.

Se tutti i controlli finali sono buoni - finalmente! - Ingenuity accenderà e lancerà i suoi suoi rotori a 2.537 giri/ min e prenderà il volo. Dopo un'ascesa a velocità di circa 1 metro/sec, l'elicottero resterà in stazionamento  a 3 metri sopra la superficie, per un massimo di 30 secondi.
Quindi, il Mars Helicopter scenderà ed atterrerà di nuovo sulla superficie marziana.

Alcune ore dopo il primo volo, Perseverance effettuerà il downlink della prima serie di dati tecnici di Ingenuity e, sperabilmente, di immagini e video dalle telecamere di navigazione del rover e dalla Mastcam-Z.

Da questi dati il team di missione potrà verificare se primo test flight su Marte sia stato un successo. Il sol seguente, tutti i dati tecnici rimanenti raccolti durante il volo, insieme ad alcune immagini in bianco e nero a bassa risoluzione dalla telecamera di navigazione dell'elicottero, potranno essere inviati a JPL. 

Nel terzo sol di questa fase, dovrebbero arrivare le due immagini riprese dalla telecamera a colori ad alta risoluzione di Ingenuity. Tutti i dati ricevuti verranno utilizzati dal team di Terra per pianificare come procedere con il test successivo.

Nel frattempo guardiamo questa animazione


Stay tuned!

Fonte dati, NASA.

4 commenti:

  1. Ottimo post Sergio,
    molte informazioni che lasciano poco all'immaginazione^_^!
    Ora incrociamo le dita e godiamoci lo spettacolo!!

    By Simo

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  2. Le delicate fasi del dispiegamento e distacco dell'elicottero verranno monitorate attentamente e richiederanno diversi giorni per essere completate.
    In questo breve filmato è documentata la procedura completa testata in laboratorio, affascinante:
    Testing the Mars Helicopter Delivery System on NASA's Perseverance Rover

    By Simo

    RispondiElimina

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