Il rover Perseverance della NASA ha iniziato a determinare in modo autonomo la propria posizione sulla superficie di Marte grazie a una nuova tecnologia, chiamata Mars Global Localization. Sul Pianeta Rosso non esiste una rete GPS, e fin dal suo atterraggio nel cratere Jezero nel 2021 il rover ha dovuto affidarsi a stime della propria posizione che venivano poi corrette dagli operatori sulla Terra. Ora, per la prima volta, può calcolare con precisione dove si trova senza attendere istruzioni dal centro di controllo.
La tecnologia è stata sviluppata presso il Jet Propulsion Laboratory (JPL) della NASA. Utilizza un algoritmo che confronta rapidamente le immagini panoramiche riprese dalle camere di navigazione del rover con le mappe orbitali memorizzate a bordo. Il sistema è in grado di identificare la posizione del rover con una precisione di circa 25 centimetri in circa due minuti. Mars Global Localization è stato utilizzato con successo per la prima volta nelle operazioni di missione il 2 febbraio 2026, e successivamente il 16 febbraio.
Il team di missione ha spiegato che questa capacità è un passo avanti significativo per l’autonomia del rover. Fino a oggi, infatti, anche se Perseverance era in grado di guidare in autonomia evitando ostacoli, l’incertezza crescente sulla sua posizione durante percorsi lunghi lo costringeva spesso a fermarsi in attesa di conferme dalla Terra. Con la nuova funzione, il rover può verificare da solo la propria posizione e proseguire lungo il tragitto pianificato.
Dalla visual odometry alla localizzazione globale
Come i rover marziani precedenti, Perseverance ha sempre utilizzato una tecnica chiamata visual odometry, che stima gli spostamenti analizzando immagini del terreno scattate a intervalli regolari e compensando eventuali slittamenti delle ruote. Questo metodo permette di tracciare il percorso compiuto, ma piccoli errori si accumulano nel tempo. Dopo lunghi tragitti, l’incertezza sulla posizione può superare i 30 metri.
Quando il margine di errore diventa troppo ampio, il rover può interrompere la marcia per evitare potenziali aree pericolose, inviando alla Terra un panorama completo a 360 gradi. Gli esperti confrontano quindi le immagini con quelle riprese dall’orbita dal Mars Reconnaissance Orbiter, determinano la posizione corretta e trasmettono nuove istruzioni. Questo processo può richiedere più di un giorno.
Con Mars Global Localization, il confronto tra immagini di superficie e mappe orbitali avviene direttamente a bordo. L’algoritmo è stato testato nel 2023 utilizzando i dati di 264 soste precedenti del rover, riuscendo ogni volta a identificare correttamente la posizione. In questo modo, Perseverance può ora fermarsi, calcolare autonomamente le proprie coordinate e riprendere la marcia senza attendere conferme dal team di controllo.
Il ruolo del computer di Ingenuity
Un elemento chiave del nuovo sistema è l’Helicopter Base Station (HBS), l’unità che Perseverance utilizzava per comunicare con l’elicottero marziano Ingenuity, oggi non più operativo.
L’HBS è dotato di un processore commerciale, simile a quelli impiegati negli smartphone di metà anni 2010, e oltre cento volte più veloce rispetto ai due computer principali del rover, progettati con componenti resistenti alle radiazioni e basati su hardware introdotto alla fine degli anni ’90.
La maggiore potenza di calcolo dell’HBS ha permesso di eseguire l’algoritmo di localizzazione in tempi compatibili con le operazioni quotidiane. Per garantire affidabilità, il sistema esegue più volte i calcoli e verifica che i risultati coincidano prima di essere accettati dal computer principale. Durante i test, il team ha individuato e isolato una piccola porzione di memoria danneggiata, assicurando così la stabilità del processo.
L’introduzione di Mars Global Localization, insieme all’uso recente dell’intelligenza artificiale generativa per la pianificazione dei percorsi di Perseverance, punta a ridurre il carico di lavoro del team di missione e anche ad aumentare la distanza percorribile ogni giorno. Le soluzioni sviluppate per questa, poi, potrebbero trovare applicazione anche in future missioni, inclusi veicoli diretti verso la Luna, dove le condizioni ambientali complesse rendono ancora più critica la conoscenza precisa della posizione.
