Ingegno e Perseveranza, i due pilastri del primo volo a motore marziano

Alle 11:00 AM orario della costa del Pacifico della giornata di ieri, una fila di computer a Cape Canaveral ha riportato sugli schermi una coppia di problematiche, la prima delle quali ragionevolmente attesa, la seconda, un po’ meno. Era successo, infatti, che non solo il sistema di antenne facente parte del programma per la ricerca elettromagnetica nello spazio profondo Deep Space Network, situate a Barstow, in California, aveva generato la ben nota e non priva di precedenti interferenza con le comunicazioni da terra. Ma cosa ben più grave, allo stesso tempo, i sensori a bordo del razzo avevano riportato un gradiente di temperatura superiore alle aspettative nel circuito a gas freon di raffreddamento dei motori, nel preciso momento del passaggio verso il lato in ombra del nostro pianeta, causando l’attivazione automatica della modalità sicura. Episodio che ha subito fatto scattare l’allarme nel centro di controllo missione, dato l’investimento approssimativo di 2,1 miliardi di dollari da parte del governo degli Stati Uniti allo scopo di lanciare, ancora una volta, il grosso razzo Atlas V 541 verso il Pianeta Rosso che tanto ci assomiglia, per massa, composizione e possibile storia della geologia e del clima; con il carico prezioso, niente meno, di Perseverance, quinto rover americano e secondo dalle dimensioni simili a quelle di grosso autoveicolo dopo Curiosity, capace di trasportare assieme al solito armamentario di strumenti scientifici, anche un piccolo ed innovativo amico di nome Ingenuity, capace di compiere l’eccezionale impresa…
In origine, se guardiamo indietro, erano stati sempre due: i moduli dell’Apollo, la coppia di astronauti scesi sulla Luna, i compartimenti della Stazione Spaziale Internazionale. Nonché i partecipanti ai pregressi videogiochi sparatutto, l’uno incaricato di guidare un elicottero, l’altro, il carro armato. Permane, a seguito di tutto questo, un importante senso di realizzazione per l’intero mondo degli appassionati di spazio e tecnologia al pensiero che il 18 febbraio 2021, data dell’arrivo previsto da parte della missione presso il suo distante obiettivo, qualcosa di costruito dagli operosi umani verrà fatto ruotare mediante bulloni esplosivi sotto il rover, sganciato sulle lunghe zampe ammortizzate e chiamato a sollevarsi artificialmente dal terreno dopo l’allontanamento del veicolo a distanza di sicurezza, conducendo il primo volo della lunga serie (si spera) che lo porterà gradualmente fino all’altezza stimata di 10-20 metri, ottenendo fotografie accurate dell’intera zona del cratere Jezero, l’area in cui la sua “nave madre” veicolare è stata inviata al fine di trovare possibili segni residui, o persino fossili, di antiche forme di vita. Concedendo quindi per la prima volta l’opportunità di progettare dall’alto il tragitto maggiormente valido a massimizzare il ritorno scientifico della missione, incaricata tra le altre cose di raccogliere, preparando ad un recupero futuro, letterali campioni rocciosi del suolo marziano. Detto ciò resta palese come il concetto di Ingenuity, nella maniera in cui è stato progettato dalla direttrice del progetto ed ingegnere MiMi Aung presso il Jet Propulsion Laboratory di Pasadena, non abbia tanto una finalità diretta di ricerca scientifica, quanto l’obiettivo finalizzato a dimostrare che non soltanto il volo atmosferico marziano è possibile bensì perfettamente a portata del livello tecnologico da noi raggiunto. Mediante l’implementazione, sufficientemente attenta, di una serie di avveniristici accorgimenti…

Per le prove tecniche dell’elicottero Ingenuity, il JPL ha potuto avvalersi di una speciale camera ad ambiente controllato in cui l’aria poteva essere rarefatta quanto quella del pianeta rosso. Al fine di simulare la riduzione della gravità, invece, è stato usato un semplice filo da pesca, il meno elastico a disposizione.

Per capire quali esattamente siano le caratteristiche, e conseguenti potenzialità, del piccolo elicottero Ingenuity (peso complessivo: 1,8 Kg con un rotore di 1,2 metri di diametro) ci viene ancora una volta in aiuto il celebre divulgatore scientifico di Internet e Tv americane Derek Muller, fondatore dell’eccelso canale di YouTube Veritasium, a cui nel corso di una storica visita lo scorso agosto era stato permesso di fare il suo ingresso nel JPL, parlare con i progettisti ed illustrare attentamente, l’una dopo l’altra, ciascuna delle significative differenze tra il fragoroso diavolo dei cieli marziani ed un comune elicottero terrestre. A partire dal notevole sforzo finalizzato al contenimento della sua massa complessiva, con rotori costruiti in fibra di carbonio piena di schiuma espansa e l’intero comparto elettronico contenuto all’interno di un cubo da 14 cm di lato, isolato dal terribile gelo della notte marziana (-80 gradi Celsius) mediante il calore delle batterie, circondate da un compresso strato di CO2; laddove in origine, si era pensato di utilizzare il super-materiale aerogel, se non ché ciò avrebbe aumentato, sebbene in modo contenuto, il peso complessivo dell’apparato. Per un elicottero dotato di una configurazione a doppio rotore contro-rotativo, la più semplice e compatta, per sua natura già piuttosto difficile da pilotare, senza neanche fare considerazioni in merito al ritardo stimato di circa 20 minuti affinché ogni input inviato dalla Terra possa raggiungere i suoi meccanismi necessari per il controllo di ciclico e collettivo. Ragion per cui gli automatismi a bordo risultano essere del tutto comparabili a quelli di un drone per l’uso semi-autonomo dei cieli contemporanei, con il controllo missione a Cape Canaveral che dovrà soltanto porre disposizioni o in altri termini eseguire delle macro pre-determinate, osservando fiducioso la comparsa sui propri monitor delle fotografie realizzate mediante le telecamere di bordo. Particolarmente complicato, al fine di porre in essere la base di una tale futura possibilità, è stato risolvere le problematiche inerenti nel creare un elicottero che fosse capace di sollevarsi in un’atmosfera rarefatta fino all’1% rispetto a quella terrestre corrispondente a circa 40 Km di altitudine nella nostra atmosfera, sebbene ad una gravità del 38% inferiore; operazione che avrebbe richiesto, come determinato dalla squadra della Dott.sa Aung, una rapidità di rotazione delle pale cinque volte superiore ai 500 rpm raggiunti dagli elicotteri terrestri, capace di drenare piuttosto velocemente il potenziale delle batterie a bordo. Sia chiaro che si sta parlando, a tal proposito, di voli dalla durata di circa 90 secondi con un intervallo a seguire un intero sol (la giornata marziana di 24 ore e 37 minuti) previa ricarica mediante l’uso dell’apposito pannello solare montato sopra i due rotori.

In questo interessante video di fine luglio, Persevarance ed Ingenuity venivano inseriti all’interno della capsula di sbarco, a sua volta contenuta nella testa del razzo Atlas. Entrambi i veicoli, costruiti al fine di poter affrontare con successo le impressionanti accelerazioni di fino a 40 g che dovranno raggiungere prima di toccare il sabbioso suolo marziano.

Lo stesso concetto di un elicottero inviato a volare su Marte potrebbe quindi apparire superfluo al limite della decadenza, in un mondo soggetto al periodo storico più economicamente gravoso dell’ultima manciata di generazioni. La missione Marte 2020 del resto, già pianificata da tempo, non poteva essere rimandata causa la natura transitoria della finestra di lancio verso il suo obiettivo finale, che in più di un modo si sta dimostrando, grazie alla sua stolida esistenza, come il faro che sprona in avanti il pesante carro del progresso umano.
Dimostrando come ci sia spazio a sufficienza, in più di un senso, per missioni di natura privata e le già note operazioni governative su larga scala, come quella che potremmo definire l’ultima e più importante impresa della Nasa nel secondo decennio degli anni 2000. C’è perciò un qualcosa di altamente significativo e persino poetico se, come carico e zavorra addizionale per un tale viaggio remoto, fatte le dovute proporzioni, sia stato scelto l’elicottero con il nome dato da una studentessa di un liceo dell’Alabama, piuttosto che l’automobile elettrica rosso fiammante di un magnate dell’industria internazionale. Per un successo che potremmo definire a priori degno di essere annotato sulle pagine dell’annuario della storia. Di cui lo spazio dovrà essere per forza il prossimo capitolo, a meno che qualcosa vada per il verso totalmente sbagliato. E continui insistentemente a farlo, anche molti anni dopo l’esaurirsi di questa drammatica pandemia.

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