Elicottero Ingenuity, design, sfide (aggiornamento 2023)

L'elicottero marziano di Ingenuity è un progetto di dimostrazione tecnologica per dimostrare che il volo controllato è possibile nella sottile atmosfera marziana.

L'elicottero è progettato per decollare da terra e compiere brevi voli, della durata massima di circa 5 minuti. Poi atterrerà di nuovo a terra utilizzando una serie di ruote attaccate al corpo.

Il team di Ingenuity è composto da ingegneri e scienziati del Jet Propulsion Laboratory (JPL) della NASA a Pasadena, in California. Il JPL è responsabile della progettazione, della costruzione e del collaudo dell'elicottero.

Il team di Ingenuity comprende anche esperti dell'atmosfera e del terreno di Marte provenienti dall'Ames Research Center della NASA a Moffett Field, in California, dal Langley Research Center di Hampton, in Virginia, e dal Glenn Research Center di Cleveland, in Ohio.

Il lancio dell'elicottero su Marte è previsto per luglio 2020 a bordo del rover Perseverance della NASA. Il rover porterà l'elicottero fino al cratere Jezero di Marte, dove lo poserà sulla superficie marziana.

Una volta su Marte, l'elicottero sarà in grado di effettuare alcuni brevi voli, testando le sue capacità nell'atmosfera marziana. Si spera che la dimostrazione apra la strada a future missioni su Marte che potrebbero utilizzare gli elicotteri per esplorare la superficie del pianeta.

Il team di Ingenuity ha lavorato al progetto per diversi anni e ha dovuto superare diverse sfide per trasformare l'elicottero in realtà.

In questo articolo, daremo uno sguardo alle sfide ingegneristiche che è stato necessario superare per rendere l'elicottero Ingenuity Mars una realtà.

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Le difficoltà di volo nell'atmosfera di Marte

La prima sfida che il team di Ingenuity ha dovuto superare è stata la progettazione di una macchina in grado di volare nell'atmosfera estremamente sottile di Marte. La pressione atmosferica su Marte è solo l'1% di quella terrestre. Ciò significa che l'aria contro cui le pale dell'elicottero devono spingere durante la rotazione è molto scarsa.

Per ovviare a questo problema, il team di Ingenuity ha dovuto progettare un elicottero molto leggero. Il corpo dell'elicottero è realizzato principalmente in fibra di carbonio, più leggera dell'alluminio ma altrettanto resistente.

Anche le pale sono in fibra di carbonio e molto più sottili di quelle di un tipico elicottero terrestre.

Il team di Ingenuity ha anche dovuto progettare un motore molto potente per l'elicottero. Il motore deve far ruotare le pale a circa 2.400 giri al minuto per generare una portanza sufficiente a mantenere l'elicottero aereo.

Un'altra sfida da superare era il fatto che Marte ha solo 38% della gravità che abbiamo sulla Terra. Ciò significa che il team di Ingenuity ha dovuto progettare un sistema di atterraggio in grado di far atterrare in sicurezza l'elicottero sulla superficie marziana. Il team ha deciso di utilizzare una serie di ruote attaccate al corpo dell'elicottero.

Informazioni su Ingenuity

Le prime fasi di progettazione di Ingenuity sono iniziate nel 2014. È stato progettato per fungere da unità di "esplorazione" per il rover Marte, assistendo nell'identificazione di percorsi di guida sicuri. Nel corso degli anni sono stati creati e testati prototipi dell'elicottero Ingenuity su terreni marziani simulati.

Il progetto ha ottenuto $23 milioni di finanziamenti federali nel 2018, giusto in tempo per l'impiego dell'elicottero nella missione Mars 2020 della NASA.

Dopo una serie di prove di volo, si decise che l'elicottero sarebbe stato montato sul ventre del rover. L’elicottero non sarebbe stato formalmente chiamato “Ingenuity” – o “Ginny” in breve – fino ad aprile 2020.

L'Ingenuity è stato concepito principalmente come una vetrina tecnologica. Gli scienziati della NASA potranno quindi utilizzare i dati e le prestazioni dell'Ingenuity per sviluppare versioni più avanzate dell'elicottero che possano servire per l'effettivo obiettivo di essere un drone da ricognizione.

L'Ingenuity ha compiuto il suo volo inaugurale il 19 aprile 2021. Il breve volo è consistito semplicemente nel decollare, salire a un'altezza di tre metri, librarsi per oltre 40 secondi e atterrare. Il filmato del volo è stato ottenuto tre ore dopo.

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Elementi di design dell'ingegno

Gli elementi di design dell'Ingenuity sono fondamentali per il suo successo come macchina volante su Marte. Di seguito sono riportati alcuni degli elementi di progettazione più importanti:

Sollevamento

I rotori di sollevamento sono le pale che ruotano per fornire portanza all'elicottero. Le pale sono realizzate in fibra di carbonio e sono lunghe poco più di un metro e mezzo.

Peso

L'Ingenuity pesa poco più di quattro chili, il che lo rende uno degli elicotteri più leggeri mai costruiti.

Controllo

L'Ingenuity è controllato da un computer programmato con la rotta di volo. Il computer controlla le pale e il motore per mantenere l'elicottero sulla rotta.

Potenza

L'Ingenuity è alimentato da batterie che vengono caricate da pannelli solari. Il sistema di alimentazione è stato progettato per essere il più leggero ed efficiente possibile.

Durata

L'Ingenuity è stato progettato per essere sufficientemente resistente all'ambiente marziano. Il corpo dell'elicottero è realizzato in fibra di carbonio, resistente ma leggera.

Avanzamento del drone Ingenuity

Dopo il grande successo della dimostrazione tecnologica di Ingenuity, il team della NASA potrà utilizzare i dati acquisiti per le future iterazioni. L'obiettivo è sviluppare un drone in grado di trasportare un carico utile e di funzionare con pesi maggiori.

L'obiettivo finale del drone è quello di raccogliere campioni di suolo, acqua e salamoia da Marte, che saranno poi inviati sulla Terra per essere analizzati.

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Conclusione

L'elicottero Ingenuity è un risultato straordinario. Ha superato molte sfide per diventare la prima macchina a volare su Marte.

I dati ricavati dai voli dell'Ingenuity saranno utilizzati per progettare versioni più avanzate dell'elicottero che potranno essere utilizzate per le missioni di esplorazione vere e proprie. Si spera che l'Ingenuity possa aprire la strada a una nuova era di esplorazione di Marte.

Questa è la fine del documento. Grazie per aver letto!