La NASA ha simulato per la prima volta in modo completo il primo volo di Dragonfly, il drone che esplorerà Titano. Il test si è svolto al computer, su un banco di prova del Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (APL) di Laurel, nel Maryland, dove il veicolo è in fase di integrazione. Il software di volo girava in tempo reale su un’avionica analoga a quella di Dragonfly, alimentato con dati simulati dei sensori, e ha eseguito quasi tutte le manovre che il drone dovrà compiere dopo l’arrivo su Titano, nel 2034.
Nella simulazione Dragonfly si è separato dal guscio posteriore della capsula di ingresso, ha sorvolato in autonomia le dune di Titano analizzando il terreno, ha individuato un punto sicuro, è sceso ed è atterrato. Zach Putnam, responsabile del sottosistema di mobilità all’APL, ha affermato che questo sarà il volo più impegnativo di tutta la missione, perché utilizzerà ogni sensore di bordo.
Dragonfly partirà non prima di luglio 2028 su un Falcon Heavy, per un viaggio di sei anni. Su Titano passerà circa tre anni volando da un sito all’altro, per studiare la chimica, la geologia e l’atmosfera di questa luna e capire meglio la chimica alla base della vita. La zona di atterraggio ha già un nome, Ahmakiq Undae: un campo di dune equatoriale accanto al cratere Selk.
Un volo costruito un pezzo alla volta
Il test ha messo insieme il software e l’avionica di volo con dati simulati dei sensori che Dragonfly userà su Titano: le telecamere di navigazione installate da poco, le unità di misura inerziale e il lidar. Il team è arrivato fin qui per gradi, partendo da simulazioni molto semplici, come la rotazione di un singolo rotore, e passando poi a un breve volo di riposizionamento e a un volo di ricognizione parziale, aggiungendo ogni volta nuovi sensori e capacità.
L’ultimo tassello è stato il lidar, il sistema che misurerà la quota e la pendenza del terreno per individuare eventuali pericoli. Per il test il team ha generato un terreno simulato per il lidar e, in tempo reale, le immagini che vedrebbero le telecamere. Un emulatore dedicato, basato su GPU, ha prodotto ogni scena in 20-70 millisecondi, più o meno gli stessi tempi di esposizione delle telecamere di Dragonfly. Questo ha permesso di verificare come interagiscono i vari processi di bordo, fino ai dettagli che si misurano in millisecondi.
E i test non finiscono qui. Il prossimo passo sarà eseguire il primo volo direttamente sul sistema di volo vero e proprio. Gli ingegneri proveranno anche altri profili di volo e introdurranno di proposito dei guasti, per verificare che Dragonfly sappia reagire da solo: su Titano tutto dovrà avvenire in autonomia, senza alcun aiuto in tempo reale dalla Terra.
La discesa su Titano
Prima del primo volo, Dragonfly dovrà mettersi in posizione. Durante la discesa nell’atmosfera di Titano, appeso al paracadute, il drone verrà calato dalla sua posizione stivata sotto il guscio posteriore, dove potrà avviare i rotori prima di separarsi e iniziare a volare con le proprie forze. A occuparsene sarà un meccanismo collegato al lander tramite una struttura di interfaccia in alluminio.
Lockheed Martin, in Colorado, dove si stanno assemblando lo stadio di crociera e il modulo d’ingresso, discesa e atterraggio, ha condotto test statici con masse rappresentative, spingendo e tirando sul meccanismo per verificare che regga i carichi previsti. Ha anche fatto prove di dispiegamento, per controllare con quanta fluidità e rapidità si abbassa il drone e se il meccanismo si blocca correttamente in posizione. Dato che il guscio potrebbe oscillare sotto il paracadute, le prove sono state ripetute con l’hardware inclinato a diversi angoli.
L’obiettivo ovviamente è che questo passaggio funzioni senza intoppi, perché su Titano, a circa 1.5 miliardi di km dalla Terra, non ci sarà una seconda possibilità.
