Da quando i fratelli Wright hanno preso il volo per la prima volta nei cieli di Kill Devil Hill, Carolina del Nord, 17 dicembre 1903, i primi voli sono state pietre miliari importanti nella vita di qualsiasi veicolo progettato per il trasporto aereo. Dopotutto, una cosa è progettare un aereo e farlo volare su carta o computer. Un'altra è mettere insieme tutti i pezzi e vederli decollare.

A fine gennaio 2019, tutti i pezzi che compongono il modello di volo (veicolo reale diretto al Pianeta Rosso) del Mars Helicopter della NASA sono stati messi alla prova.

Con un peso non superiore a 4 libbre (1,8 chilogrammi), l'elicottero è un progetto di dimostrazione tecnologica che sta attualmente attraversando il rigoroso processo di verifica che lo certifica per Marte.

La maggior parte dei test che il modello di volo sta attraversando ha avuto a che fare con la dimostrazione di come può funzionare su Marte, compreso il modo in cui si comporta a temperature simili a quelle di Marte. L'elicottero può sopravvivere e funzionare a basse temperature, comprese le notti con temperature fino a meno 130 gradi Fahrenheit (meno 90 gradi Celsius)?

Tutto questo test è orientato verso febbraio 2021, quando l'elicottero raggiungerà la superficie del Pianeta Rosso, saldamente annidato sotto il ventre del rover Mars 2020. Pochi mesi dopo, verrà dispiegato e inizieranno i voli di prova (fino a 90 secondi), i primi dalla superficie di un altro mondo.

"Preparandosi per quel primo volo su Marte, abbiamo registrato oltre 75 minuti di volo con un modello di ingegneria, che era un'approssimazione del nostro elicottero, " ha detto MiMi Aung, project manager per l'elicottero su Marte presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA a Pasadena, California. "Ma questo recente test del modello di volo è stato un vero affare. Questo è il nostro elicottero diretto su Marte. Avevamo bisogno di vedere che funzionava come pubblicizzato".

Mentre volare elicotteri è all'ordine del giorno qui sulla Terra, volare a centinaia di milioni di miglia (chilometri) di distanza nella sottile atmosfera marziana è un'altra cosa. E creare le condizioni giuste per i test qui sulla Terra presenta una serie di sfide.

"L'atmosfera marziana è solo circa l'uno per cento della densità di quella terrestre, " ha detto Aung. "I nostri voli di prova potrebbero avere una densità atmosferica simile qui sulla Terra, se metti il ​​tuo aeroporto 100, 000 piedi (30, 480 metri) in su. Quindi non puoi andare da qualche parte e trovarlo. Devi farcela".

Aung e il suo team di Mars Helicopter hanno fatto proprio questo in Space Simulator del JPL, una camera a vuoto larga 25 piedi (7,62 metri). Primo, il team ha creato un vuoto che risucchia tutto l'azoto, ossigeno e altri gas dall'aria all'interno del cilindro gigantesco. Al loro posto il team ha iniettato anidride carbonica, l'ingrediente principale dell'atmosfera di Marte.

"Portare il nostro elicottero in un'atmosfera estremamente sottile è solo una parte della sfida, " disse Teddy Tzanetos, conduttore di prova per il Mars Helicopter al JPL. "Per simulare veramente il volo su Marte dobbiamo eliminare i due terzi della gravità terrestre, perché la gravità di Marte è molto più debole."

Il team ha realizzato questo con un sistema di scarico per gravità, un cordino motorizzato attaccato alla parte superiore dell'elicottero per fornire un rimorchio ininterrotto equivalente a due terzi della gravità terrestre. Mentre il team era comprensibilmente preoccupato di come sarebbe andato l'elicottero durante il suo primo volo, erano ugualmente preoccupati per come si sarebbe comportato il sistema di scarico per gravità.

"Il sistema di scarico per gravità ha funzionato perfettamente, proprio come il nostro elicottero, " ha detto Tzanetos. "Abbiamo richiesto solo un hover di 2 pollici (5 centimetri) per ottenere tutti i set di dati necessari per confermare che il nostro elicottero su Marte vola autonomamente come progettato in una sottile atmosfera simile a Marte; non c'era bisogno di andare più in alto. È stato un primo volo."

Il primo volo del Mars Helicopter è stato seguito da un secondo nella camera a vuoto il giorno successivo. Logging a grand total of one minute of flight time at an altitude of 2 inches (5 centimeters), more than 1, 500 individual pieces of carbon fiber, flight-grade aluminum, silicio, copper, foil and foam have proven that they can work together as a cohesive unit.

"The next time we fly, we fly on Mars, " said Aung. "Watching our helicopter go through its paces in the chamber, I couldn't help but think about the historic vehicles that have been in there in the past. The chamber hosted missions from the Ranger Moon probes to the Voyagers to Cassini, and every Mars rover ever flown. To see our helicopter in there reminded me we are on our way to making a little chunk of space history as well."

The Mars Helicopter project at JPL in Pasadena, California, manages the helicopter development for the Science Mission Directorate at NASA Headquarters in Washington.

The Mars Helicopter will launch as a technology demonstrator with the Mars 2020 rover on a United Launch Alliance Atlas V rocket in July 2020 from Space Launch Complex 41 at Cape Canaveral Air Force Station, Florida. It is expected to reach Mars in February 2021.

The 2020 rover will conduct geological assessments of its landing site on Mars, determine the habitability of the environment, search for signs of ancient Martian life, and assess natural resources and hazards for future human explorers. Scientists will use the instruments aboard the rover to identify and collect samples of rock and soil, encase them in sealed tubes, and leave them on the planet's surface for potential return to Earth on a future Mars mission.