L'elicottero Ingenuity Mars della NASA viaggerà con il rover Perseverance attraverso 314 milioni di miglia (505 milioni di chilometri) di spazio interplanetario per raggiungere Marte. Ma per il team che lavora al primo volo sperimentale su un altro pianeta, progettare gli ultimi 5 pollici (13 centimetri) del viaggio è stato tra i più impegnativi di tutti. Per navigare in sicurezza in quei 5 pollici, la distanza che Ingenuity percorrerà da dove è stivata sul rover alla superficie di Marte, hanno ideato l'ingegnoso Mars Helicopter Delivery System.

"L'ingegnosità è diversa da qualsiasi altro elicottero mai costruito perché il volo controllato a motore su Marte è diverso da qualsiasi cosa sia mai stata tentata, " ha detto MiMi Aung, project manager del Mars Helicopter presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA nel sud della California. "E poi abbiamo dovuto capire come chiedere un passaggio e essere schierati in sicurezza dal rover Perseverance di Mars 2020".

La fusoliera quadrata di Ingenuity (che ospita computer, macchine fotografiche, batterie e simili) ha le dimensioni di una palla da softball (7,9 per 6,3 per 5,5 pollici, o 20 per 16 per 14 centimetri). Ma se guardi fuori dagli schemi, troverai molte altre cose importanti, tra cui un'antenna, pannello solare, gambe di atterraggio e due rotori di 1,2 metri di diametro, il che rende lo stivaggio e il dispiegamento dell'elicottero una sfida. L'intero pacchetto punta la bilancia a circa 4 libbre (2 chilogrammi).

"In una missione rover su Marte, l'aggiunta anche di una nuova rondella è solitamente degna di discussione, " ha detto Chris Salvo, il capo dell'interfaccia per elicotteri della missione Mars 2020 al JPL. "L'elicottero Ingenuity Mars è un grande, fragile, assemblaggio unico di hardware che è dissimile da qualsiasi cosa la NASA abbia mai sistemato in una missione planetaria."

Gli ingegneri della missione hanno considerato ogni spazio di parcheggio disponibile sul telaio del rover per la loro aggiunta insolita, compreso il braccio robotico. Alla fine atterrarono sul ventre di Perseveranza, che su un tratto relativamente piatto della superficie del Pianeta Rosso dovrebbe offrire circa 26 pollici (67 centimetri) di altezza da terra. Anche se può sembrare molto spazio (un SUV terrestre ne fornisce circa un terzo), il sistema di consegna riduce tale distanza di circa 2 pollici (6 centimetri). L'ingegno è alto circa 19 pollici (49 centimetri). È qui che entra in gioco il viaggio da 5 pollici.

"Non c'è molto spazio per giocare, " disse Salvo, "ma abbiamo scoperto che se attacchi l'elicottero orizzontalmente, c'è abbastanza per portare a termine il lavoro."

Come si svolge il lavoro

Ingenuity verrà schierato circa due mesi dopo che Perseverance è arrivato il 18 febbraio, 2021. Durante le prime operazioni di superficie, sia la squadra del rover che quella degli elicotteri saranno alla ricerca di potenziali aeroporti:un'area di 10 metri per 10 metri di proprietà immobiliare marziana che è relativamente piatta, livello, privo di ostacoli e visibile da Perseverance quando il rover è parcheggiato vicino a un campo di calcio.

Intorno al 60° giorno marziano, o sole, della missione, Perseverance farà cadere lo scudo di detriti compositi di grafite del Mars Helicopter Delivery System che proteggeva l'elicottero durante l'atterraggio. Quindi guiderà nel centro dell'aeroporto prescelto. Circa sei giorni dopo, dopo che le squadre di elicotteri e rover sono soddisfatte, tutto è andato, comanderanno al Mars Helicopter Delivery System di fare il suo dovere.

Il processo di dispiegamento inizia con il rilascio di un meccanismo di blocco che mantiene l'elicottero in posizione. Quindi un dispositivo pirotecnico tagliacavi si accende, consentendo a un braccio caricato a molla che tiene l'elicottero di iniziare a ruotare Ingenuity fuori dalla sua posizione orizzontale. Lungo la strada, un motorino elettrico tirerà il braccio finché non si aggancia, portando il corpo dell'elicottero completamente verticale con due delle sue gambe di atterraggio a molla dispiegate. Un altro fuoco pirotecnico, rilasciando le altre gambe.

"E per tutto il tempo, il sistema di dispiegamento deve mantenere i collegamenti dei cavi elettrici e dati tra il rover e l'elicottero fino a quando non è pronto a cadere, "ha detto David Buecher, responsabile del sistema di distribuzione presso Lockheed Martin Space a Denver, che ha costruito il sistema. "Mentre ho lavorato alla mia giusta quota di sistemi di distribuzione basati sullo spazio, questo era su un altro livello."

Se tutto va bene, i controllori della missione comanderanno al sistema di consegna di rilasciare, e Ingenuity coprirà gli ultimi 5 pollici. Una volta confermato un buon calo, La perseveranza sarà comandata per allontanarsi in modo che l'elicottero possa iniziare a ricaricare le batterie con il suo pannello solare. A quel punto, inizia l'orologio di 30 sol del programma di test di volo di Ingenuity.

L'Ingenuity Mars Helicopter è un test di volo sperimentale di nuova tecnologia. Le future missioni su Marte potrebbero arruolare elicotteri di seconda generazione per aggiungere una dimensione aerea alle loro esplorazioni. Potrebbero fungere da esploratori per gli equipaggi umani, trasportare piccoli carichi o indagare su scogliere, grotte, crateri profondi e altre destinazioni non visitate o difficili da raggiungere. Ma prima che ciò accada, un veicolo di prova deve dimostrare che è possibile.

E prima che il veicolo di prova possa fare tutto questo, deve atterrare in sicurezza sulla superficie di Marte.

"L'ingegno ha bisogno di perseveranza, "ha detto Aung. "Il Mars Helicopter Delivery System è un ingegnoso aggeggio e solo uno degli esempi di come la missione Mars 2020 ha funzionato al di là della chiamata per ospitare il nostro progetto di test. Insieme a lui e all'elicottero, dovevano incorporare nel rover una stazione base elettronica e un'antenna dedicata interamente alle operazioni degli elicotteri. I nostri team hanno dovuto lavorare a stretto contatto per far funzionare questo sistema complesso. Quando l'ingegno vola, sarà un traguardo che possiamo condividere tutti".

Informazioni sulla missione Mars 2020

Una divisione di Caltech a Pasadena, JPL ha costruito e gestisce l'elicottero per la NASA. Lockheed Martin Space ha fornito il Mars Helicopter Delivery System. Programma di servizi di lancio della NASA, con sede al Kennedy Space Center, è responsabile della gestione del lancio.

Perseverance è uno scienziato robotico che pesa circa 2, 260 libbre (1, 025 chilogrammi). La missione di astrobiologia del rover cercherà segni di vita microbica passata. Caratterizzerà il clima e la geologia del pianeta, raccogliere campioni per il futuro ritorno sulla Terra, e spianare la strada all'esplorazione umana del Pianeta Rosso. Indipendentemente dal giorno in cui Perseverance decolla durante il suo 20 luglio-agosto. 11 periodo di lancio, atterrerà al cratere Jezero di Marte il 18 febbraio, 2021.

La missione Mars 2020 Perseverance rover fa parte di un programma più ampio che include missioni sulla Luna come mezzo per prepararsi all'esplorazione umana del Pianeta Rosso. Incaricato di riportare gli astronauti sulla Luna entro il 2024, La NASA stabilirà una presenza umana sostenuta su e intorno alla Luna entro il 2028 attraverso i piani di esplorazione lunare Artemis della NASA.