Cosa gli ingegneri hanno imparato dall'esperienza di NASA Ingenuity

Cosa gli ingegneri hanno imparato dall'esperienza di NASA Ingenuity

Gli ingegneri del JPL hanno rilevato alcune informazioni circa le fasi di decollo, volo stazionario e atterraggio di NASA Ingenuity. Il drone che si trova su Marte e che dovrà cercare di funzionare per circa due mesi.

di pubblicata il , alle 16:41 nel canale Scienza e tecnologia
NASA
 

Sappiamo da qualche giorno che la missione di NASA Ingenuity è stata modificata da un profilo sperimentale a uno operativo. Questo significa che dopo il quinto volo, a differenza di quanto inizialmente previsto, non sarà l'ultimo. Dal sesto test ci saranno comunque alcune modifiche di tipo operativo che coinvolgeranno anche il rover Perseverance.

nasa ingenuity

I due dispositivi continueranno a collaborare, considerato che il drone non può comunicare direttamente con gli orbiter (e quindi con la Terra) ma ha bisogno necessariamente del rover. Quest'ultimo però dovrà continuare la sua missione operativa e questo significa che i voli dell'elicottero marziano saranno meno frequenti (uno ogni due o tre settimane).

Nuove informazioni tecniche su NASA Ingenuity

Non è la prima volta che gli ingegneri del JPL condividono informazioni sul funzionamento del drone. In precedenza era avvenuto attraverso una sessione di Q&A su Reddit, questa volta con un post sul blog ufficiale della missione.

nasa

Si è voluto innanzitutto ricordare come vola su Marte NASA Ingenuity. Pur trattandosi di un drone, il suo funzionamento è simile a quello di un elicottero. Non viene quindi controllata la velocità di rotazione del rotore, quanto piuttosto l'angolo di beccheggio delle pale (due controrotanti). Due sono le opzioni disponibili: una prevede di modificare l'inclinazione uniformemente sull'intera rotazione delle pale, l'altra di variare l'inclinazione verso l'alto da un lato e verso il basso dall'altro.

Come già sapevamo, la rotazione delle pale è fissata a 2537 rpm per il decollo. Il drone si solleva inizialmente di pochi centimetri (5 cm) in circa 0,25" per poi arrivare alla quota stabilita, negli ultimi test pari a 5 metri, con una velocità di 1 m/s. Come fa di aver rispettato il programma prestabilito? Fino a un metro d'altezza si utilizza un'unità di misura inerziale, dopo questa quota si passa invece al telemetro laser e la fotocamera in bianco e nero che "guarda" verso il terreno. La scelta era legata alla necessità di evitare che la polvere potesse "ingannare" i sensori. Sembra comunque sia stato "un eccesso di prudenza" in quanto altimetro e fotocamera non hanno avuto problemi legati alla sabbia.

nasa drone

Il sistema di alimentazione durante il decollo vede un picco della potenza richiesta fino a 310 W, ma le batterie possono resistere fino a 510 W. Il vento, che potrebbe influenzare la fase di decollo, non ha creato problemi nei primi test. Gli ingegneri hanno scelto di procedere solo con venti inferiori a 9 m/s e la stazione meteorologica MEDA su Perseverance ha rilevato venti compresi tra i 4 m/s e i 6 m/s con raffiche di massimo 8 m/s. Ricordiamo inoltre che la densità dell'aria è pari all'1,3% di quella presente sulla Terra a livello del mare.

Dal decollo su Marte al volo stazionario

Sappiamo che durante i vari test di volo di NASA Ingenuity si è tentato anche di mantenere il volo stazionario. Per capire se effettivamente lo scopo è stato raggiunto si fa affidamento su una serie di dati raccolti dal drone. L'altitudine desiderata rimane costante con un margine di errore di 1 cm e anche la direzione ha errori quasi trascurabili (sotto gli 1,5°). Più difficile è mantenere la posizione sull'asse orizzontale, con spostamenti che possono arrivare a 25 cm a causa delle raffiche di vento. Niente di veramente preoccupante, ma di cui bisognerà tenere conto. Quando il drone è in volo stazionario arriva ad assorbire una potenza di 210 W. Per quanto riguarda invece l'inclinazione delle pale, quella superiore è inclinata di 9,2° mentre quella superiore è pari a 8,2° (i dati si riferiscono al primo volo). I risultati ottenuti sono sostanzialmente in linea con quanto ci si aspettava.

nasa

Per quanto riguarda l'atterraggio, NASA Ingenuity procede verso il suolo a una velocità di 1 m/s. Quando la quota è intorno a un metro, gli algoritmi non utilizzano più la fotocamera in bianco e nero e altimetro laser passando invece all'unità di misura inerziale (IMU). Dopo 0,5" i supporti di atterraggio dovrebbero trovarci a circa 50 cm dal suolo.

La scelta di utilizzare la sola IMU evita ancora una volta il problema della polvere ma anche di evitare di rilevare il suolo prima del dovuto. Questo è anche uno dei motivi per i quali si atterra a 1 m/s: la mancanza di altimetro laser e fotocamera viene ridotta al minimo. Ci sono poi meno complicazioni a livello aerodinamico ed è più facile rilevare l'atterraggio. Una volta rilevato l'atterraggio, il sistema riduce la spinta molto vicino allo zero. Si aspettano poi 3" per verificare che l'atterraggio sia effettivamente avvenuto e quindi bloccare il rotore.

nasa

Secondo gli ingegneri del JPL, NASA Ingenuity non ha mai avuto problemi in questa fase. Non si è mai rischiato quindi di rilevare un atterraggio (quando in realtà il drone era ancora in volo) né di non rilevare l'atterraggio con il rotore che spinge quindi l'elicottero verso il terreno (inutilmente).

Ci sono molte incognite per i prossimi test. Per esempio Perseverance si troverà ancora più distante (sempre intorno a 1 km o 1,5 km) dal drone. Questo potrebbe influire sulla precisione delle rilevazioni di MEDA. Inoltre sarà più difficile rilevarlo attraverso immagini e video di Mastcam-Z. Per questo gli ingegneri sono molto cauti sul futuro dei test, ma nonostante tutto proveranno a spingere ulteriormente i limiti.

Seguiteci anche su Instagram per foto e video in anteprima!
4 Commenti
Gli autori dei commenti, e non la redazione, sono responsabili dei contenuti da loro inseriti - info
Alfhw03 Maggio 2021, 22:04 #1
Ottimo articolo. Avanti così e forza Ingenuity!
MaxVIXI04 Maggio 2021, 12:03 #2
ogni volta trovo stupefacente riesca a volare. quei valori di densità atmosferica, sulla terra si trovano nella stratosfera a 30/40 mila metri. pensare che si sollevi e operi cosi "facilmente" in un aria cosi rarefatta mi sembra sempre magia nera...
raxas04 Maggio 2021, 12:10 #3
Originariamente inviato da: MaxVIXI
ogni volta trovo stupefacente riesca a volare. quei valori di densità atmosferica, sulla terra si trovano nella stratosfera a 30/40 mila metri. pensare che si sollevi e operi cosi "facilmente" in un aria cosi rarefatta mi sembra sempre magia nera...

La gravità ha il suo ruolo non indifferente, sia come spinta necessaria che nel peso dell'affare...
zoomx04 Maggio 2021, 16:28 #4
Altra cosa stupefacente: alla NASA usano il sistema metrico!

Devi effettuare il login per poter commentare
Se non sei ancora registrato, puoi farlo attraverso questo form.
Se sei già registrato e loggato nel sito, puoi inserire il tuo commento.
Si tenga presente quanto letto nel regolamento, nel rispetto del "quieto vivere".

La discussione è consultabile anche qui, sul forum.
 
^