Ora liberato dal suo scudo protettivo in fibra di carbonio, l'elicottero si sta preparando per i suoi prossimi passi.

La NASA sta puntando non prima dell'8 aprile per l'elicottero Ingenuity Mars per fare il primo tentativo di propulsione, volo controllato di un aereo su un altro pianeta. Prima che il velivolo ad ala rotante da 4 libbre (1,8 chilogrammi) possa tentare il suo primo volo, però, sia lui che il suo team devono raggiungere una serie di traguardi scoraggianti.

L'ingegno rimane attaccato alla pancia del rover Perseverance della NASA, che è atterrato su Marte il 18 febbraio. Il 21 marzo, il rover ha dispiegato lo scudo di detriti in composito di grafite a forma di custodia di chitarra che ha protetto Ingenuity durante l'atterraggio. Il rover è attualmente in transito verso il "campo d'aviazione" dove Ingenuity tenterà di volare. Una volta schierato, L'ingegno avrà 30 giorni marziani, o soli, (31 giorni terrestri) per condurre la sua campagna di volo di prova.

"Quando il rover Sojourner della NASA è atterrato su Marte nel 1997, ha dimostrato che viaggiare sul Pianeta Rosso era possibile e ha completamente ridefinito il nostro approccio al modo in cui esploriamo Marte. Allo stesso modo, vogliamo conoscere il potenziale che l'ingegno ha per il futuro della ricerca scientifica, " ha detto Lori Glaze, direttore della Divisione di Scienze Planetarie presso la sede della NASA. "Nome appropriato, Ingenuity è una dimostrazione tecnologica che mira a essere il primo volo a motore su un altro mondo e, in caso di successo, potrebbe espandere ulteriormente i nostri orizzonti e ampliare la portata di ciò che è possibile con l'esplorazione di Marte".

Volare in modo controllato su Marte è molto più difficile che volare sulla Terra. Il Pianeta Rosso ha una gravità significativa (circa un terzo di quella terrestre), ma la sua atmosfera è densa solo dell'1% rispetto a quella terrestre in superficie. Durante il giorno marziano, la superficie del pianeta riceve solo circa la metà della quantità di energia solare che raggiunge la Terra durante il suo giorno, e le temperature notturne possono scendere fino a meno 130 gradi Fahrenheit (meno 90 gradi Celsius), che può congelare e rompere componenti elettrici non protetti.

Per adattarsi agli alloggi disponibili forniti dal rover Perseverance, l'elicottero Ingenuity deve essere piccolo. Per volare nell'ambiente di Marte, deve essere leggero. Per sopravvivere alle gelide notti marziane, deve avere energia sufficiente per alimentare i riscaldatori interni. Il sistema, dalle prestazioni dei suoi rotori in aria rarefatta ai suoi pannelli solari, riscaldatori elettrici, e altri componenti, è stato testato e ritestato nelle camere a vuoto e nei laboratori di prova del Jet Propulsion Laboratory della NASA nel sud della California.

"Ogni passo che abbiamo compiuto da quando questo viaggio è iniziato sei anni fa è stato un territorio inesplorato nella storia degli aerei, " disse Bob Balaram, Ingegnere capo dell'elicottero Mars al JPL. "E mentre essere schierati in superficie sarà una grande sfida, sopravvivendo a quella prima notte su Marte da solo, senza che il rover lo protegga e lo mantenga alimentato, sarà ancora più grande".

Schieramento dell'elicottero

Prima che Ingenuity prenda il suo primo volo su Marte, deve trovarsi esattamente nel mezzo del suo aeroporto, una zona di 10 metri per 10 metri di proprietà marziana scelta per la sua planarità e la mancanza di ostacoli. Una volta che le squadre di elicotteri e rover confermano che Perseverance si trova esattamente dove vogliono che sia all'interno dell'aeroporto, inizia l'elaborato processo per dispiegare l'elicottero sulla superficie di Marte.

"Come con tutto con l'elicottero, questo tipo di distribuzione non è mai stato fatto prima, " ha detto Farah Alibay, Responsabile dell'integrazione di Mars Helicopter per il rover Perseverance. "Una volta avviata la distribuzione non si torna indietro. Tutte le attività sono strettamente coordinate, irreversibile, e dipendenti l'uno dall'altro. Se c'è anche solo un indizio che qualcosa non sta andando come previsto, potremmo decidere di aspettare per un sol o più fino a quando non avremo un'idea migliore di cosa sta succedendo."

Il processo di dispiegamento dell'elicottero richiederà circa sei sol (sei giorni, quattro ore sulla Terra). Al primo sole, la squadra sulla Terra attiverà un dispositivo rompibulloni, rilasciando un meccanismo di bloccaggio che aiutava a tenere saldamente l'elicottero contro la pancia del rover durante il lancio e l'atterraggio su Marte. Il seguente sol, spareranno un dispositivo pirotecnico tagliacavi, consentendo al braccio meccanizzato che tiene Ingenuity di iniziare a ruotare l'elicottero fuori dalla sua posizione orizzontale. Questo è anche il momento in cui l'aerogiro estenderà due delle sue quattro gambe di atterraggio.

Durante il terzo sol della sequenza di distribuzione, un piccolo motore elettrico finirà di ruotare Ingenuity finché non si blocca, portando l'elicottero completamente verticale. Durante il quarto sol, le ultime due gambe di atterraggio scatteranno in posizione. Su ciascuno di quei quattro sol, il sensore topografico grandangolare per operazioni e ingegneria (WATSON) effettuerà scatti di conferma di Ingenuity mentre si sviluppa in modo incrementale nella sua configurazione di volo. Nella sua posizione finale, l'elicottero sarà sospeso a circa 5 pollici (13 centimetri) sulla superficie marziana. A quel punto, solo un singolo bullone e un paio di dozzine di piccoli contatti elettrici collegheranno l'elicottero a Perseverance. Al quinto sol di schieramento, il team sfrutterà l'ultima opportunità per utilizzare Perseverance come fonte di energia e caricare le sei celle della batteria di Ingenuity.

"Una volta tagliata la corda con Perseveranza e lasciati cadere quegli ultimi 5 pollici in superficie, vogliamo che il nostro grande amico se ne vada il più velocemente possibile in modo da poter ricevere i raggi del sole sul nostro pannello solare e iniziare a ricaricare le batterie, " disse Balaram.

Al sesto e ultimo sol programmato di questa fase di schieramento, il team dovrà confermare tre cose:che le quattro gambe di Ingenuity sono saldamente sulla superficie del Jezero Crater, che il rover ha fatto, infatti, guidare a circa 16 piedi (circa 5 metri) di distanza, e che sia l'elicottero che il rover comunicano tramite le loro radio di bordo. Questa pietra miliare avvia anche l'orologio di 30 sol durante il quale devono aver luogo tutti i controlli preflight e i test di volo.

"L'ingegnosità è un test di volo sperimentale di ingegneria:vogliamo vedere se possiamo volare su Marte, " ha detto MiMi Aung, project manager per Ingenuity Mars Helicopter al JPL. "Non ci sono strumenti scientifici a bordo e nessun obiettivo per ottenere informazioni scientifiche. Siamo fiduciosi che tutti i dati ingegneristici che vogliamo ottenere sia sulla superficie di Marte che in alto possono essere fatti all'interno di questa finestra di 30 sol".

Come per la distribuzione, le squadre di elicotteri e rover si avvicineranno metodicamente al prossimo test di volo. Se il team manca o ha domande su un importante traguardo preflight, potrebbero volerci uno o più sol per capire meglio il problema. Se l'elicottero sopravvive alla prima notte del periodo di sequenza sulla superficie di Marte, però, il team trascorrerà i prossimi sol facendo tutto il possibile per garantire un volo di successo, compreso il movimento delle pale del rotore e la verifica delle prestazioni dell'unità di misura inerziale, oltre a testare l'intero sistema del rotore durante uno spin-up a 2, 537 rpm (mentre il carrello di atterraggio di Ingenuity rimane saldamente in superficie).

Il primo test di volo su Marte

Una volta che la squadra è pronta per tentare il primo volo, Perseverance riceverà e trasmetterà a Ingenuity le ultime istruzioni di volo dai controllori di missione del JPL. Diversi fattori determineranno il tempo preciso per il volo, inclusa la modellazione dei modelli del vento locale e le misurazioni effettuate dal Mars Environmental Dynamics Analyzer (MEDA) a bordo di Perseverance. Ingenuity farà funzionare i suoi rotori a 2, 537 giri/min e, se tutti i controlli finali sembrano a posto, decollo. Dopo aver scalato a una velocità di circa 3 piedi al secondo (1 metro al secondo), l'elicottero si libra a 10 piedi (3 metri) sopra la superficie per un massimo di 30 secondi. Quindi, l'elicottero di Marte scenderà e atterrerà di nuovo sulla superficie marziana.

Diverse ore dopo che si è verificato il primo volo, Perseverance farà il downlink del primo set di dati ingegneristici di Ingenuity e, possibilmente, immagini e video dalle telecamere di navigazione e Mastcam-Z del rover. Dai dati downlinkati quella prima sera dopo il volo, il team di Mars Helicopter si aspetta di essere in grado di determinare se il loro primo tentativo di volare su Marte è stato un successo.

Sul sol successivo, tutti i restanti dati ingegneristici raccolti durante il volo, così come alcune immagini in bianco e nero a bassa risoluzione dalla telecamera di navigazione dell'elicottero, potrebbe essere downlinkato a JPL. Il terzo sol di questa fase, dovrebbero arrivare le due immagini riprese dalla telecamera a colori ad alta risoluzione dell'elicottero. Il team di Mars Helicopter utilizzerà tutte le informazioni disponibili per determinare quando e come procedere con il prossimo test.

"Marte è duro, " ha detto Aung. "Il nostro piano è di lavorare qualunque cosa il Pianeta Rosso ci proponga nello stesso modo in cui abbiamo gestito ogni sfida che abbiamo affrontato negli ultimi sei anni:insieme, con tenacia e tanto duro lavoro, e un po' di ingegno."

Un pezzo di storia

Mentre Ingenuity tenterà il primo potenziamento, volo controllato su un altro pianeta, il primo alimentato, volo controllato sulla Terra ha avuto luogo il 17 dicembre, 1903, sulle dune battute dal vento di Kill Devil Hill, vicino a Kitty Hawk, Carolina del Nord. Orville e Wright hanno percorso 120 piedi in 12 secondi durante il primo volo. I fratelli Wright fecero quattro voli quel giorno, ciascuno più lungo del precedente.

Una piccola quantità del materiale che ricopriva una delle ali dell'aereo dei fratelli Wright, noto come Volantino, durante il primo volo è ora a bordo di Ingenuity. Un nastro isolante è stato utilizzato per avvolgere il piccolo campione di tessuto attorno a un cavo situato sotto il pannello solare dell'elicottero. I Wright usarono lo stesso tipo di materiale - una mussola non sbiancata chiamata "Pride of the West" - per coprire i loro alianti e le ali degli aerei a partire dal 1901. L'equipaggio dell'Apollo 11 fece volare un pezzo diverso del materiale, insieme a una piccola scheggia di legno del Wright Flyer, sulla luna e ritorno durante la loro iconica missione nel luglio 1969.