Il 18 gennaio 2024 il primo (e finora unico) elicottero operativo su Marte eseguiva il suo ultimo volo. L’ultimo di 72 portati a termine in 3 anni, nonostante la sua missione dovesse inizialmente durare 30 giorni.
L’elicottero si chiamava Ingenuity, parte della missione Mars 2020 della NASA, e mentre si alzava verticalmente sulla superficie del Pianeta Rosso come aveva già fatto decine di volte, ancora nessuno sapeva che stava muovendo le sue pale e guardando dall’alto il suolo marziano per l’ultima volta.
Nel scendere al suolo, infatti, si sono perse per qualche istante le comunicazioni con il rover Perseverance, che faceva da ponte radio, e quando il rover ha ritrovato Ingenuity, purtroppo ha fatto un’amara scoperta: era caduto malamente e aveva spezzato almeno una delle pale che gli permettevano di volare.
Un volo fatale per Ingenuity
Il 6 gennaio 2024 Ingenuity aveva eseguito il suo 71esimo volo su Marte, coprendo una distanza orizzontale di 71 metri ed eseguendo un atterraggio di emergenza prima del previsto, dopo 35 secondi. Stava infatti sorvolando un terreno sabbioso relativamente privo di conformazioni geologiche, come le rocce, che possono essere d’aiuto al suo sistema di navigazione per orientarsi.
Il 18 gennaio, Sol 1035 della missione, era quindi stato programmato un volo verticale per determinare la posizione di Ingenuity in seguito all’atterraggio di emergenza del volo precedente. Ingenuity si è sollevato dalla superficie marziana, ha raggiunto un’altitudine massima di 12 metri ed è rimasto in aria per 4.5 secondi, prima di iniziare la discesa a una velocità di 1 m/s verso il suolo.
A circa 1 metro sopra la superficie, Ingenuity ha perso il contatto con Perseverance, che funge da mezzo di comunicazione per l’elicottero. Nei giorni successivi, la NASA ha spostato il rover alla ricerca di segnali dall’elicottero, riuscendo a ristabilire un contatto il 21 gennaio.
Il problema, però, non è stato solo di comunicazione. Le immagini delle fotocamere di Perseverance arrivate al JPL hanno mostrato danni irreparabili alle pale di Ingenuity, danni che compromettevano qualsiasi possibilità di volo. Ingenuity, infatti, è costituito da una fusoliera rettangolare sospesa sotto una coppia di rotori coassiali, controrotanti, ciascuno indispensabile per consentire la riuscita corretta di un volo.
Il 25 gennaio 2024 la NASA ha quindi dichiarato ufficialmente conclusa la missione di Ingenuity, che ora riposa in colline sabbiose che sono state denominate dalla NASA “Valinor Hills”, un omaggio a J.R.R. Tolkien.
Cosa sappiamo ora di quel volo
Lo scorso 11 dicembre 2024, durante l’incontro annuale del 2024 dell’American Geophysical Union (AGU) a Washington, DC, la NASA ha presentato e reso pubblici i risultati dell’indagine preliminare su quanto accaduto a Ingenuity.
L’indagine dell’Agenzia, basata sui dati raccolti da Ingenuity tramite Perseverance, ha concluso che durante il 72° volo il sistema di navigazione dell’elicottero non è riuscito a fornire dati accurati a causa della scarsità di caratteristiche superficiali nel terreno. Questo ha compromesso le stime di velocità, fondamentali per un atterraggio stabile, generando un errore cumulativo nei calcoli di posizione e velocità.
Di conseguenza, Ingenuity ha toccato il suolo con una velocità orizzontale superiore al previsto, causando un atterraggio instabile. L’impatto su un pendio sabbioso e inclinato ha probabilmente provocato un rapido beccheggio e rollio, esercitando un carico eccessivo sulle pale del rotore, che si sono spezzate tutte e quattro a circa un terzo dalla punta. Le pale danneggiate hanno generato vibrazioni eccessive, strappando una di esse e aumentando la richiesta di potenza, con conseguente perdita di comunicazioni.
Håvard Grip, primo pilota di Ingenuity, ha sottolineato che restano dettagli non chiari nella sequenza di eventi post-atterraggio, complicati dalla mancanza di una scatola nera e dalla distanza di 160 milioni di km.
L’eredità del primo elicottero su un altro pianeta
Ingenuity, il primo velivolo a volare su un altro pianeta, era progettato per essere un dimostratore tecnologico: doveva effettuare 5 voli sperimentali in 30 giorni. Ha invece superato qualsiasi aspettativa: a partire dal primo volo, eseguito il 19 aprile 2021, Ingenuity ha volato per quasi 3 anni e 68 volte in più del previsto, più di 14 volte più lontano della distanza che ci si aspettava e registrando più di due ore di volo totale.
Ingenuity ha quindi rappresentato un trionfo tecnologico e scientifico, che ha aperto nuove frontiere nell’esplorazione spaziale, dimostrando innanzitutto la possibilità di utilizzare velivoli a rotore in un’atmosfera rarefatta come quella marziana e in un mondo con una gravità che è 0.38 volte quella terrestre.
Tra le conquiste principali dell’elicottero c’è stata la capacità di mappare terreni impervi, altrimenti inaccessibili per i rover, fornendo immagini dettagliate e migliorando la pianificazione delle missioni. Ingenuity ha mostrato che i droni marziani possono supportare l’esplorazione scientifica, diventando occhi agili e versatili per raccogliere dati preziosi.
I successori di Ingenuity
A livello ingegneristico, il successo di Ingenuity ha aperto la strada per lo sviluppo di futuri elicotteri interplanetari. Le soluzioni innovative per gestire volo, navigazione autonoma e resistenza alle condizioni estreme di Marte offrono spunti per l’uso di rotori in ambienti alieni decisamente diversi da quelli terrestri.
Intanto, il JPL sta già guardando al futuro dei velivoli a motore su Marte. A dicembre, durante la presentazione all’AGU, gli scienziati hanno presentato un video di un nuovo concept di elicottero del Pianeta Rosso: Mars Chopper. Il JPL sta immaginando un concept a sei rotori che sarebbe 20 volte più pesante di Ingenuity e potrebbe trasportare diversi chili di attrezzature scientifiche.
Inoltre, Mars Chopper potrebbe esplorare autonomamente luoghi remoti di Marte, percorrendo fino a 3 km al giorno. Consideriamo che il volo più lungo di Ingenuity è stato di 704 metri.
Nel frattempo, in preparazione e con una data di partenza certa c’è Dragonfly, missione NASA destinata alla luna Titano di Saturno. Nel 2024 l’Agenzia ha confermato il progetto, dal costo totale del ciclo di vita di 3.35 miliardi di dollari, e fissato il lancio a luglio 2028 a bordo di un Falcon Heavy di SpaceX, in una finestra che si apre il 5 e si chiude il 25 luglio.
Dragonfly sarà un po’ diverso da Ingenuity. Si tratterà infatti di un lander a rotore, simile a un grande quadricottero con doppi rotori, per un totale di otto eliche. Potrà volare a 10 m/s fino a 4 km di quota, sfruttando l’atmosfera densa e la bassa gravità di Titano. In questo modo, potrà esplorare diverse zone della superficie grazie alla possibilità di spostarsi in volo.
E Mars 2020 continua, in attesa di Mars Sample Return
Nel frattempo, nonostante il volo 72 abbia messo a terra in modo permanente Ingenuity, l’elicottero ha continuato a trasmettere dati meteorologici e di test avionici al rover Perseverance circa una volta alla settimana. Le informazioni meteorologiche, in particolar modo, potrebbero essere utili ai futuri esploratori del Pianeta Rosso, mentre i dati avionici si stanno già dimostrando utili agli ingegneri che lavorano su progetti futuri di aeromobili e altri veicoli per il Pianeta Rosso.
Così, l’elicottero sta per raggiungere quattro anni di operazioni continue. Avrebbe ancora una certa quantità di spazio di archiviazione a bordo disponibile, ma purtroppo potrebbe non esserci modo di riportare quei dati sulla Terra: il rover Perseverance, attraverso il quale Ingenuity comunica tramite collegamento radio per inviare i suoi dati al team di missione, si trova ora a 3 km di distanza dall’elicottero, e la perdita di contatto è questione di settimane secondo il team di missione al JPL.
Intanto, comunque, Mars 2020 continua: Perseverance è ormai alla sua quinta campagna scientifica, iniziata alla fine di agosto 2024, e a dicembre 2024 è giunto in cima al bordo del cratere Jezero, dopo una scalata di 500 metri verticali durata 3 mesi e mezzo. Ora Perseverance si sta dirigendo verso la sua prima tappa scientifica, per esplorare una regione di Marte diversa da qualsiasi altro luogo abbia mai esplorato prima.
Anche nel corso di questa campagna, Perseverance sta raccogliendo campioni di materiale marziano che conserva all’interno di tubi in titanio, da recuperare nel corso del programma di missioni Mars Sample Return. Un programma sofferto, tardato, quasi cancellato, e che attualmente si attende di modificare nel suo design per abbassarne costi e complessità. Proprio a inizio gennaio 2025 la NASA ha comunicato di aver pre-scelto due opzioni di architetture alternative, ma di voler rimandare al 2026 la decisione finale su come andare a prendere i campioni di Perseverance per portarli sulla Terra.
