La NASA ha programmato lunedì il primo volo di prova di un elicottero su Marte

Dopo una risoluzione dei problemi a lungo raggio, lunedì l’elicottero Ingenuity Mars della NASA tenterà il suo primo volo verso un altro mondo in una dimostrazione che potrebbe aprire le porte a una nuova era di ricognizione aerea interplanetaria.

Gli ingegneri del Jet Propulsion Laboratory della NASA in California hanno inviato richieste per un volo di prova di abilità domenica, aprendo la strada al decollo con brevi salti su e giù alle 3:31 EDT (0731 GMT) di lunedì.

La squadra di terra ha impiegato circa tre ore per ricevere dati che confermassero i risultati del volo. Il segnale rimbalzerà dall’elicottero al rover fermo, che ha lanciato il drone sulla superficie di Marte il 3 aprile, e poi all’orbiter che lo sorvola per trasmettere i dati alla Terra.

La NASA TV trasmetterà la copertura in diretta del JPL Operations Center a partire dalle 6:15 EDT (1015 GMT) lunedì mentre i funzionari attendono i dati sui risultati del salto di innovazione. Una volta che i dati iniziano a fluire, i tecnici analizzeranno il segnale di allarme che l’elicottero ha raccolto e atterrato con successo.

Quindi, le immagini inizieranno a fluire di nuovo a terra dalle telecamere sull’aereo e le telecamere del risciò Tenacity monitoreranno il volo da una distanza di circa 200 piedi (60 metri).

I funzionari della NASA stimano che il volo completamente automatizzato di lunedì richiederà circa 40 secondi mentre il drone decolla a circa 10 piedi (3 metri), si libra brevemente lì, quindi si gira per segnalare una direzione diversa prima di atterrare di nuovo su quattro atomi di carbonio. Gambe fibrose.

Le prime immagini dalla telecamera di navigazione in bianco e nero dell’elicottero sono riuscite a tornare sulla Terra poco dopo il test di volo di lunedì. Quindi l’auto si ferma e ricarica la batteria prima di inviare un’immagine a colori.

Nel frattempo, la fotocamera d’ingrandimento ad alta risoluzione sull’albero dell’incrociatore perseverante tenterà di catturare foto e video dell’elicottero.

“Siamo molto entusiasti”, ha detto Tim Canham, capo delle operazioni di intelligence al JPL. “Questa potrebbe essere una giornata straordinaria. Eravamo tutti nervosi, ma pensavamo di dare il lavoro e il tempo, e avevamo le persone giuste per fare il lavoro”.

Se il primo volo avrà lo stesso successo sperato dalla NASA, Ingenuity potrebbe volare altre quattro volte nelle settimane successive, nel tentativo di dare uno sguardo più audace al volo prima di terminare la campagna di volo di prova il mese prossimo. Quindi la NASA vuole liberare la perseveranza per continuare la sua principale missione scientifica di trovare e raccogliere campioni di rocce di Marte per tornare finalmente sulla Terra.

Lori Glaze, Responsabile della Scienza Planetaria della NASA, descrive l’innovativo elicottero come un’esperienza “ad alto rischio e alta ricompensa” che potrebbe aprire la strada a futuri veicoli aerei per esplorare Marte e altri pianeti.

La massa dell’elicottero Ingenuity da 80 milioni di dollari è di soli 1,8 chilogrammi. Pesa 4 libbre sulla Terra, o 1,5 libbre nella gravità di Marte, ma la sua lama leggera dovrebbe generare un’altezza dell’aria inferiore all’1% della densità della Terra a livello del mare.

Bobby Brown, direttore della scienza planetaria presso il Jet Propulsion Laboratory, ha detto che l’elicottero e il suo team di supporto sulla Terra avrebbero cercato di riprodurre “i momenti dei fratelli Wright” in altri mondi.

In riconoscimento di altri primi piloti di Ingenuity, la NASA ha installato un pezzo di stoffa delle dimensioni di un affrancatura dal primo aereo dei fratelli Wright, noto come Flyer, su un elicottero di Marte. Il tessuto copre una delle ali dell’aereo durante il suo volo inaugurale a Kitty Hawk, nella Carolina del Nord, il 17 dicembre 1903.

Un altro pezzo di stoffa e un pezzo di legna da ardere volarono dal Wright Flyer sulla luna durante la missione Apollo 11 nel 1969. Mentre i fratelli Wright usavano stoffa e legno per i loro aerei, la loro creatività era fatta di pelle di fibra di carbonio e “uno strano metallo “, Ha affermato Bob Balram, ingegnere capo di Innovation in the Jet Propulsion Laboratory.

Thomas Zurbuchen, capo della scienza alla NASA, ha descritto il primo tentativo di volo di Ingenuity come “un momento storico simile nel 1903, in cui il controllo del volo è stato preso su un altro pianeta”.

Da quando l’elicottero Ingenuity si è schierato con forza dalla pancia all’inizio di questo mese, ha dimostrato di poter ricaricare la batteria utilizzando pannelli solari e di stare al caldo nelle fredde notti di Marte. Il team di terra ha anche inviato l’ordine di aprire le pale del rotore, che si estendevano per circa 4 piedi (1,2 m) da un’estremità all’altra, per un test di rotazione a bassa velocità di 50 giri / min.

Ma c’è stato un problema che ha causato l’accorciamento della sequenza di avvio del rotore del drone sulla superficie di Marte mentre tentava di orbitare ad alta velocità il 9 aprile. Il test di rotazione rapida anti-rotazione dell’Ingenuity Knife doveva essere l’ultima risorsa prima che i funzionari facessero il loro primo volo in elicottero. Quindi è previsto per l’11 aprile.

La sequenza di comandi per il test di rotazione ad alta velocità si è conclusa presto quando l’elicottero ha tentato di commutare il computer di volo dalla modalità “pre-volo” alla modalità “volo”, secondo la NASA. Il sistema di controllo del timer è stato progettato per monitorare la catena di trasmissione prima della scadenza del test di rotazione, con conseguente conclusione anticipata del test di rotazione dell’elicottero.

Il team del JPL ha ideato due tattiche per risolvere il problema della riga di comando. Un approccio prevede l’adattamento della sequenza di comando al “tempo” della transizione dell’elicottero dalla modalità pre-volo alla modalità di volo, secondo Mimi Ong, Creative Project Manager.

Un’altra soluzione è disabilitare il movimento e ritardare il primo volo dell’elicottero. Questa opzione è reinstallare il software modificato sul computer di volo Ingenuity, sostituendo il codice che ha funzionato perfettamente per gli elicotteri per quasi due anni, ha scritto Ong in un post sul sito web della NASA.

L’esperienza di volo con la sequenza di comando modificata è stata più semplice e venerdì ha superato con successo il test di rotazione ad alta velocità del rotore dell’elicottero a quasi 2.500 giri / min. I test hanno indicato che la soluzione consentirebbe all’elicottero di passare alla modalità di volo e di decollare nell’85% dei tentativi

“Sappiamo anche che se il primo tentativo di lunedì fallisce, possiamo riprovare, con buone probabilità che i tentativi successivi avranno successo nei giorni successivi, anche se il primo tentativo non ha avuto successo”, ha scritto Ong. “Questo è il motivo per cui abbiamo scelto di seguire questa strada”.

Nel frattempo, il team sul campo è costantemente alla ricerca di opzioni di backup per aggiornare il software Ingenuity. Il nuovo software è stato collegato al rover Perseverance, che può trasmettere il codice a Ingenuity tramite un collegamento radio da Rover a un elicottero, se necessario.

Ong ha scritto: “Se i nostri metodi di volo iniziali non funzionano, gli esploratori invieranno un nuovo software di controllo del volo agli elicotteri”. “Avremo quindi bisogno di alcuni giorni di preparazione aggiuntiva per caricare e testare il nuovo software in Ingenuity, ripetere il test del rotore in questa nuova configurazione e riciclare per le prime prove di volo”.

Ong ha confrontato il tentativo di test di volo con il lancio di un missile.

“Stiamo facendo tutto il possibile per farlo funzionare, ma sappiamo anche che potremmo dover ripulire e riprovare”, ha scritto. “Nell’ingegneria c’è sempre l’incertezza, ma questo è ciò che rende il lavoro su tecnologia avanzata così interessante e utile. Dobbiamo continuare a innovare e sviluppare soluzioni per nuove sfide. E provare solo cose che le altre persone sognano”.

Ong ha scritto: “La creatività è un’esperienza tecnologica”. “Quindi, il nostro piano è quello di portare avanti le cose e imparare facendo. Ci assumiamo rischi che altre missioni non possono prendere e valutiamo attentamente ogni passo”.

Se tutto funzionasse, le eliche in fibra di carbonio girerebbero circa 40 volte al secondo per sollevare l’elicottero Ingenuity da terra. La massa delle eliche stesse era di soli 35 libbre, o più di un’oncia, e dovevano girare più velocemente delle pale degli elicotteri a terra.

“Un elicottero sta volando generando una gru”, ha detto Ong. “Sulla Terra, questo viene fatto spingendo l’aria, quindi le lame spingono dentro l’aria e viene generato il sollevamento. Su Marte, dove la densità dell’atmosfera è molto debole – circa l’1% rispetto a qui – ci sono molte meno particelle che dovrebbero essere presenti . Questo spinge. “Significa che dovrebbe.” Dobbiamo compensare … dobbiamo ruotare più velocemente di quanto facciamo a terra. “

L’elicottero ultraleggero, insieme a un algoritmo di controllo della velocità della luce per adattarsi al volo di un aereo 500 volte al secondo, richiede materiali avanzati e capacità di calcolo.

“Non siamo stati in grado di farlo in 15 o 20 anni”, ha detto Ong.

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