Quando nel 2019 la NASA annunciò che la missione Mars 2020 avrebbe portato su Marte anche un piccolo elicottero, molti pensarono a un esperimento simpatico ma marginale. Nessun velivolo aveva mai volato su un altro pianeta, e l'atmosfera marziana sembrava troppo sottile per permetterlo. L'elicottero, battezzato Ingenuity, non solo ci è riuscito: è diventato uno dei protagonisti della missione.
Volare nell'aria di Marte
Il problema principale era l'atmosfera. Su Marte la pressione al suolo è meno dell'1% di quella terrestre: volare lì è come volare sulla Terra a circa 30 chilometri di quota, tre volte più in alto dell'Everest, dove nessun elicottero potrebbe sostenersi. A favore c'è la gravità, che su Marte è circa il 38% di quella terrestre.
Per generare abbastanza portanza gli ingegneri del Jet Propulsion Laboratory progettarono un elicottero leggerissimo, di circa 1,8 chilogrammi, con due rotori coassiali controrotanti lunghi circa 1,2 metri da punta a punta, che girano a circa 2.400 giri al minuto, molto più velocemente delle pale di un elicottero terrestre. Sopra i rotori un piccolo pannello solare ricaricava le batterie, che dovevano anche tenere al caldo l'elettronica durante le notti marziane, quando la temperatura scende sotto i -80 °C.
A causa del ritardo nelle comunicazioni tra Terra e Marte, da alcuni minuti a oltre venti, Ingenuity non poteva essere pilotato in diretta: ogni volo era programmato in anticipo e l'elicottero volava in autonomia, usando una telecamera rivolta verso il basso per stimare la propria posizione.
Il viaggio e il primo volo
Ingenuity viaggiò fino a Marte agganciato sotto la pancia del rover Perseverance, atterrato nel cratere Jezero il 18 febbraio 2021. Dopo alcune settimane il rover lo depose sul suolo e si allontanò per osservarlo.
Il 19 aprile 2021 Ingenuity decollò, salì a circa 3 metri di altezza, restò sospeso per una trentina di secondi e atterrò. Fu il primo volo motorizzato e controllato su un altro pianeta. La zona di decollo fu battezzata "Wright Brothers Field", in omaggio ai fratelli Wright, e sotto il pannello solare Ingenuity portava un piccolo frammento del tessuto dell'ala del Flyer, l'aereo con cui i Wright volarono per la prima volta nel 1903.
Da cinque voli a settantadue
La missione prevedeva al massimo cinque voli di prova in un mese. Ingenuity li completò con successo, e la NASA decise di prolungarne l'attività. L'elicottero diventò un esploratore aereo al servizio del rover: volava davanti a Perseverance per fotografare il terreno, individuare ostacoli e aiutare a scegliere i percorsi e i punti più interessanti.
In quasi tre anni Ingenuity ha compiuto 72 voli, percorrendo complessivamente circa 17 chilometri, salendo fino a 24 metri di quota e superando i 10 metri al secondo di velocità. Ha superato tempeste di polvere, inverni marziani con poca luce solare, guasti a un sensore di navigazione risolti con aggiornamenti del software inviati dalla Terra.
La fine della missione
Il 18 gennaio 2024, durante il settantaduesimo volo, Ingenuity atterrò in una zona di sabbia dalla superficie uniforme, dove il sistema di navigazione ebbe difficoltà a trovare punti di riferimento. Nell'atterraggio almeno una pala del rotore si danneggiò. Il 25 gennaio 2024 la NASA annunciò la fine della missione. Ingenuity è rimasto nel punto dell'ultimo atterraggio, dove continua a funzionare come stazione meteo e a registrare dati.
Cosa ha insegnato agli ingegneri
Oltre alle immagini, Ingenuity ha fornito una quantità enorme di dati tecnici. Gli ingegneri hanno potuto verificare come si comportano rotori, batterie e componenti elettronici commerciali, simili a quelli degli smartphone, in un ambiente freddo, polveroso e bombardato dalle radiazioni. Il processore principale dell'elicottero era infatti un chip derivato dalla telefonia, molto più potente dei computer "induriti" usati di solito nello spazio ma anche meno protetto. Il fatto che abbia funzionato per quasi tre anni ha aperto la strada all'uso di componenti commerciali nelle missioni future, riducendo costi e tempi di sviluppo.
Il futuro del volo su altri mondi
Il successo di Ingenuity ha cambiato i piani dell'esplorazione planetaria. Gli elicotteri possono raggiungere luoghi inaccessibili ai rover, come pareti di canyon, crateri ripidi o terreni accidentati, e possono esplorare in poco tempo aree molto più ampie.
La NASA prepara la missione Dragonfly, un drone a otto rotori grande come un'auto che dovrebbe partire verso la fine del decennio per esplorare Titano, la più grande luna di Saturno. Lì la situazione è opposta a quella di Marte: l'atmosfera è più densa di quella terrestre e la gravità è bassa, condizioni ideali per volare. Anche per le future missioni marziane si studiano elicotteri più grandi, capaci di trasportare strumenti scientifici o di recuperare campioni.
Il rover che ha accompagnato Ingenuity continua intanto a esplorare il delta del cratere Jezero, alla ricerca di tracce di antica vita, come raccontato negli articoli sul messaggio segreto sul paracadute di Perseverance e sugli antichi fiumi di Marte.
Per approfondire si può consultare la voce Ingenuity su Wikipedia in inglese. Altri articoli sull'esplorazione dei pianeti si trovano nella sezione Pianeti.
