I membri del team NASA Mars Helicopter ispezionano il modello di volo (il veicolo reale che va su Marte), all'interno del simulatore spaziale, una camera a vuoto larga 25 piedi (7,62 metri) presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA a Pasadena, California, il 1 febbraio, 2019. NASA/JPL-Caltech

Potresti pensare che pilotare un elicottero su Marte sia una cosa stravagante, nozione selvaggiamente improbabile. elicotteri, Dopotutto, raggiungere il sollevamento deviando il flusso d'aria con le pale del rotore, come spiega questo manuale della Federal Aviation Administration. E Marte non ha molta aria per farlo. La sua atmosfera sottile, infatti, è inferiore all'1% del volume dell'atmosfera terrestre.

Bene, se pensi che non si possa fare, La NASA vuole dimostrare che ti sbagli. Quando l'agenzia spaziale lancerà il suo nuovo rover Mars 2020 in un viaggio sul pianeta rosso nel luglio 2020, avrà l'elicottero di Marte, un aereo robotico in miniatura, attaccato ad esso. L'elicottero sperimentale, che è nella fase finale di collaudo, pesa poco meno di 4 libbre (1,8 chilogrammi) e le sue lame sono lunghe circa 4 piedi (1,2 metri), di punta in punta. I ricercatori della NASA sperano che realizzerà il primo volo in assoluto di un aereo più pesante dell'aria sul pianeta rosso.

La NASA in realtà sta lavorando da decenni allo sviluppo di un elicottero che potrebbe volare su Marte, come Bob Balaram, l'ingegnere capo del progetto presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA vicino a Pasadena, California, spiega via mail. Ma risolvere tutte le sfide tecniche era un compito arduo.

"Un elicottero per Marte deve essere abbastanza resistente da sopravvivere al viaggio su Marte (carichi g elevati, vibrazione, ecc.) e le condizioni ambientali che dovrà affrontare nello spazio e all'arrivo (freddo notturno, eccetera.), " dice Balaram. "Il design di questo veicolo deve anche affrontare l'aerodinamica unica nella sottile atmosfera marziana, che impone vincoli di peso impegnativi sulla progettazione del veicolo. È stato possibile soddisfare questi rigorosi vincoli di massa solo di recente, con l'avvento dell'elettronica leggera (ad esempio componenti di telefoni cellulari), e la tecnologia delle batterie (ad es. celle agli ioni di litio)."

Per ottenere la portanza in un'atmosfera equivalente a 100, 000 piedi (30, 400 metri) di altitudine sulla Terra - più del doppio dell'altezza massima raggiunta dagli elicotteri su questo pianeta - le pale dell'elicottero di Marte ruoteranno a 2, 300-2, 900 giri al minuto, circa 10 volte più veloce degli elicotteri terrestri.

Ma raggiungere l'ascensore è solo una delle cose che l'elicottero deve gestire. Deve anche essere in grado di sopravvivere alle temperature notturne brutalmente fredde di Marte, che può scendere fino a meno 100 gradi Fahrenheit (meno 73 gradi Celsius), secondo Space.com. E ha bisogno di potersi ricaricare, che realizza tramite un pannello solare integrato. E a causa del ritardo nella trasmissione di istruzioni elettroniche dalla Terra, non può essere guidato da un umano con un joystick a casa. Anziché, si affiderà ai sensori di bordo.

L'unità della missione Mars 2020 è progettata per dimostrare che volare su Marte è possibile, piuttosto che condurre altre ricerche. Ma se funziona come previsto, i futuri elicotteri saranno più grandi e più capaci. "Il particolare design scelto per il dimostratore tecnologico (rotori coassiali controrotanti) era quello di massimizzare le prestazioni per lo spazio disponibile sul rover Mars 2020, "Dichiara Balaram. "Gli elicotteri scientifici di prossima generazione utilizzerebbero configurazioni multi-rotore con capacità di carico utile nell'intervallo da 0,5 a 2 chilogrammi (da 1,1 a 4,4 libbre). Le dimensioni dei veicoli potrebbero in genere essere comprese tra 20 e 30 chilogrammi (da 44 a 66 libbre). Il vincolo principale sarebbe quello di impacchettare le pale del rotore e il sistema generale in una configurazione compatibile con i progetti di lander per Marte".

Elicotteri e altri tipi di velivoli potrebbero essere estremamente utili per la futura esplorazione di Marte, soprattutto se vengono schierati insieme a rover robotici sulla superficie del pianeta.

"In particolare, sono adatti a prendere le macchine fotografiche, sensori, e altri strumenti in terreni troppo estremi o instabili per i rover di superficie:pendii ad alto angolo, scogliere, terreno molto accidentato e disseminato di massi, terreni estremamente soffici, eccetera., "Dave Lavery, dirigente del programma per l'esplorazione del sistema solare nella Divisione di scienze planetarie della NASA, spiega via mail. "Le piattaforme volanti possono anche consentire l'uso di sensori su aree di terreno relativamente grandi che richiederebbero un tempo proibitivo per un rover, o eventualmente un essere umano, coprire, " come ottenere scansioni dettagliate di tratti di 100 acri (40 ettari) sulla superficie marziana. "Saranno utili anche per trasportare piccoli carichi utili, come distribuire piccoli strumenti in un'area di interesse scientifico o recuperare campioni e restituirli a un archivio centrale per l'analisi."

Potresti pensare che le immagini satellitari orbitali di Marte servirebbero a rendere superflue le rilevazioni aeree della superficie marziana, ma un aereo che vola a una quota inferiore potrebbe acquisire immagini a risoluzione ancora maggiore e raccogliere altri dati utili che gli strumenti di un satellite non potrebbero gestire. La tecnologia satellitare "è limitata quando si desidera una vista ravvicinata dettagliata di una particolare regione, " Spiega Lavery. "Fornendo la possibilità di far volare una fotocamera o un sensore a poche decine o centinaia di metri sopra la superficie, invece di centinaia di chilometri, le piattaforme atmosferiche possono consentire viste molto dettagliate di regioni selezionate del pianeta".

Gli elicotteri potrebbero essere di aiuto ad eventuali coloni umani sul pianeta rosso. "Ulteriori compiti che un elicottero su Marte potrebbe svolgere includono la consegna di rifornimenti di emergenza, o parti per riparazioni, " spiega Dale Skran, in una e-mail. È presidente del comitato esecutivo della National Space Society, un'organizzazione senza scopo di lucro che sostiene lo sviluppo e l'insediamento dello spazio. "Però, forse il vantaggio più significativo potrebbe essere l'altissima qualità, immagini multispettrali per supportare la ricerca delle risorse necessarie ai futuri coloni marziani".

Skran immagina le future generazioni di elicotteri con capacità più sofisticate. "Un elicottero completamente o per lo più autonomo, quando combinato con l'analisi dei dati basata sull'intelligenza artificiale, sostiene quella rapida esplorazione e valutazione delle potenziali risorse su Marte con un intervento umano minimo, " dice. "Questo è fondamentale poiché nei primi giorni dell'esplorazione e degli insediamenti marziani, il lavoro umano scarseggia".

Lavery ha notato che gli elicotteri robotici potrebbero anche fungere da ricognitori avanzati sia per i rover che per gli astronauti che esplorano la superficie marziana. Controllando il terreno e fornendo un'anteprima visiva, lui dice, "questi scout migliorerebbero l'efficienza e la sicurezza delle operazioni di superficie eliminando percorsi pericolosi o inefficaci ed evitando "vicoli ciechi" che non potrebbero essere identificati dai satelliti in orbita".

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