Scienza

Le sfide della missione Perseverance su Marte

Il rover Perseverance della Nasa e il suo curioso passeggero, il drone elicottero Ingenuity, sono partiti per Marte. Obiettivo: scoprire se c'è stata vita su Marte.

La missione Mars 2020 della Nasa è finalmente partita: il lanciatore a due stadi Atlas V-541 ha portato nello spazio il rover Perseverance che porta nella sua "pancia" un esperimento davvero unico: il Mars Helicopter Ingenuity, un vero e proprio drone elicottero da far volare a una quota minima attraverso la tenue atmosfera marziana. Una curiosità, la parola Ingenuity è un cosiddetto falso amico dell'inglese: significa ingegnosità, non ingenuità.

Attorno al volo su Marte ci sono molte aspettative, e sarà un test storico, da tutti paragonato al primo volo sulla Terra di un mezzo motorizzato più pesante dell'aria, il Wright Flyer, il 17 dicembre 1903: poco meno di 120 anni dopo quell'impresa si tenta un volo su di un altro pianeta! In appena 1,8 chilogrammi di peso, Ingenuity cela ambizioni davvero elevate.

1 - È un dimostratore tecnologico: come con Sojourner, il primo rover su Marte, come con MarCO, il primo Mars Cube One (CubeSat) arrivato nell'orbita del Pianeta Rosso con la sonda Insight, anche con Ingenuity si profila una prima volta: quella di verificare l'operatività di un tale apparecchio, più che fare ricerca scientifica. L'elicottero è sostenuto da quattro pale in fibra di carbonio appositamente profilate per quell'atmosfera, azionate a coppie da due rotori coassiali controrotanti a 2.400 giri al minuto: l'elevato numero di giri è legato al tipo di atmosfera, molto rarefatta e composta da anidride carbonica. L'alimentazione elettrica è assicurata da un piccolo pannello fotovoltaico posto proprio in cima, sopra le eliche. Per Ingenuity non sono previsti esperimenti scientifici: giusto qualche fotografia dall'alto, da un'altezza non superiore ai 3-5 metri. Se andrà tutto bene si proverà a sollevarlo di più.

2 - È il primo tentativo di volo controllato su un altro pianeta: che cosa rende difficile a un apparecchio di volare su Marte? Per prima cosa la sottile atmosfera del pianeta rende difficile ottenere la portanza corretta, cioè, essendo un elicottero, la capacità delle pale di mantenere in aria l'apparecchio. Poiché l'atmosfera marziana è del 99% meno densa di quella terrestre, un aspirante velivolo deve essere molto leggero, le pale devono ruotare molto velocemente ed essere molto più grandi di un suo analogo sulla Terra. C'è poi il freddo: Ingenuity volerà nel cratere Jezero, dove atterrerà Perseverance e dove le temperature notturne possono arrivare a -90 °C - e questo porta molto vicino al limite la resistenza del sistema di bordo. Infine, non è possibile comandare a distanza il drone con un joystick per via del ritardo nelle comunicazioni tra Marte e la Terra, che può essere di vari minuti: i ricercatori invieranno un piano di volo al software di bordo, capace anche di prendere un certo numero di decisioni in autonomia, e poi... dovranno attendere i risultati a volo finito.

Mars 2020: Ingenuity e Perseverance su Marte, illustrazione.
Mars 2020: Ingenuity e Perseverance su Marte, illustrazione. © NASA/JPL-Caltech

3 - È stato un lavoro complesso: la progettazione di Ingenuity è iniziata nel 2014 e al modello finale si è arrivati solo agli inizi del 2019, quando le prove in camere di simulazione hanno permesso di capire che davvero l'elicottero avrebbe potuto volare su Marte.

4 - La lunga attesa: per il gruppo di lavoro di Ingenuity si profila una lunga attesa segnata da tappe importanti e indipendenti dal drone e dal gruppo stesso. Innanzi tutto, il delicato elicottero dovrà superare indenne il lancio e il lungo viaggio verso Marte (arrivo previsto: 18 febbraio 2021). Il team dovrà poi attendere che l'elicottero, che è posizionato sotto il rover, venga deposto senza danni sulla superficie e che le varie parti si distendano correttamente, con movimenti giodati e controllati da una serie di molle, fino ad assumere la configurazione di volo. Bisognerà poi attendere che il pannello carichi le batterie con il debole Sole marziano, e anche che tutti i sistemi sopravvivano al freddo. Infine dovrà spiccare il volo...

5 - L'apripista: se Ingenuity dimostrerà che effettivamente si può volare su Marte (e possiamo solo immaginare l'entusiasmo che si scatenerà al centro di controllo), gli scienziati del JPL potranno iniziare a pensare a velivoli più complessi con scopi scientifici e di ricognizione, e che potranno accompagnare future missioni robotizzate e umane.


E il Rover PERSEVERANCE?
 La missione della NASA è in preparazione da quasi otto anni e anche il rover - oltre una tonnellata di peso e una spiccata somiglianza con Curiosity, sceso su Marte nel 2012 - è un piccolo grande gioiello tecnologico: a bordo vi sono strumenti più sofisticati di quelli di cui è dotato il fratello più vecchio - a partire da un sistema di tre robot che raccoglieranno campioni di suolo e rocce marziane da lasciare lungo il percorso all'interno di contenitori sigillati che saranno raccolti nei prossimi anni da un altro rover che avrà però anche il compito di riportarli a Terra. A bordo ci sono anche un radar per la scansione del sottosuolo (per rilevare eventuali sacche d'acqua) e un sistema per la "lettura" delle rocce, in grado di evidenziare eventuali tracce lasciate da microorganismi nel passatoper evidenziare eventuali microfossili, e questo proprio nel momento in cui si parla di tracce di vita fossile su Marte.

Questo articolo è stato modificato dopo la pubblicazione iniziale.

31 luglio 2020 Luigi Bignami
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