10 maggio 2021

Cultura

Un elicottero vola su Marte! Il primo volo controllato a motore su un altro pianeta

Per la prima volta nella storia, un aereo ha volato su un pianeta diverso dalla Terra ... Pianeta Marte!

| Richard Brewer |

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| Richard Brewer |

Un elicottero vola su Marte

FOTO - La prima immagine dell'elicottero Ingenuity Mars della NASA in volo mentre si librava sulla superficie marziana il 19 aprile 2021, durante il primo volo controllato a motore su un altro pianeta, scattata dal rover Perseverance. Crediti: NASA / JPL-Caltech

USA - Il primo volo a motore su un altro pianeta della storia ha avuto luogo il 19 aprile 2021 quando il drone autonomo simile a un elicottero chiamato "Ingenuity" è decollato poco dopo mezzogiorno alle 12:33 ora marziana locale (12:34 am PDT o 09:34 CEST) vicino al rover Perseverance in Cratere Jezero. Questo primo volo prevedeva il decollo e il librarsi nell'aria sottile di Marte 3 metri (10 piedi) sopra la superficie per 30 secondi prima di virare una volta e atterrare. Questa è stata una pietra miliare importante per dimostrare il volo nell'atmosfera marziana estremamente sottile possibile. Ulteriori voli sperimentali di distanza progressivamente più lontana e altitudini più elevate completeranno la sua dimostrazione tecnologica nei prossimi 30 sol (i giorni marziani, noti come sol, sono circa 40 minuti più lunghi di un giorno terrestre).

Il successo del lancio di Ingenuity dalla superficie marziana segna un traguardo monumentale per la NASA, il JPL e gli innumerevoli altri che hanno lavorato per realizzare questo storico evento dei "fratelli Wright". Il 17 dicembre 1903 i fratelli Wright fecero la storia dell'aviazione. Il primo volo del loro "Wright Flyer" quel giorno è durato 12 secondi e ha volato per una distanza totale di 37 meters (120 piedi), dimostrando che il volo alimentato, sostenuto e controllato era possibile qui sulla Terra. Ora, quasi 118 anni dopo, un altro gruppo di pionieri americani ha dimostrato che lo stesso si può fare su un altro mondo.

Dato che dava il proprio contributo alla storia, il piccolo elicottero cosmico trasportava un piccolo pezzo di tessuto da una delle ali di quel famoso "Wright Flyer" fissato sotto il suo pannello solare. Questo tributo simbolico ai fratelli Wright è stato ora volato nell'atmosfera marziana a 278 milioni di km (173 milioni di miglia) dalla Terra.

La storia che fa il volo dove l'aria è rarefatta e le notti fredde non è stata così facile come potrebbe sembrare. Una meraviglia dell'ingegneria e la prima del suo genere, ha fornito una dimostrazione di volo nell'aria estremamente rarefatta di Marte (equivaleva a volare a un'altitudine di 30.000 metri (100.000 piedi), sulla Terra, cosa mai raggiunta da un elicottero convenzionale. .. il record di altitudine è di poco superiore ai 12,200 metri (40.000 piedi). Per muovere abbastanza aria per ottenere una portanza e rimanere in volo in un'atmosfera che è il 99% meno densa che sulla Terra, utilizza quattro pale rigide in fibra di carbonio disposte in due rotori che girano in direzioni opposte a circa 2.500 giri / min ... molti volte più veloce di quanto sia richiesto agli elicotteri per volare sulla Terra. Mentre l'aria incredibilmente rarefatta è uno svantaggio, la gravità marziana più debole, il 30% in meno rispetto alla Terra, unita alla maggiore velocità del rotore, ha permesso a Ingenuity di svolgere il suo lavoro.

Perseverance, il veicolo più sofisticato mai inviato sulla superficie marziana, trasportava con sé un piccolo elicottero sperimentale Mars da 1,8 kg (4 lb) chiamato "Ingenuity" (affettuosamente chiamato Ginny) ... Subito dopo l'atterraggio del rover Perseverance il 18 febbraio, il team di Ingenuity esplorò il terreno circostante alla ricerca di un aeroporto piatto e privo di pericoli in cui l'elicottero potesse operare in sicurezza. È diventato subito evidente che un'area di 10 metri quadrati a nord del rover avrebbe funzionato perfettamente. Il rover ha guidato al centro del "campo d'aviazione" (ora denominato "campo dei fratelli Wright") arrivando all'inizio di aprile. Poi ci sono voluti 10 giorni marziani per schierare l'elicottero dalla pancia: rompendo gli attacchi che lo tenevano al rover, ruotandolo in posizione verticale ed estendendo le sue gambe sottili.

Infine, con i piedi dell'elicottero sospesi a soli 10 centimetri sopra la superficie, Perseverance ha utilizzato la propria fonte di energia solare per caricare le batterie di Ingenuity. Poi, il 3 aprile, tagliando un solo bullone e le connessioni elettriche, Ingenuity ha lasciato cadere a terra gli ultimi 10 cm. Una volta installato Ingenuity, il team della NASA ha dovuto confermare che le quattro gambe erano saldamente in superficie, che il rover era a una distanza di sicurezza e che sia l'elicottero che il rover stavano comunicando tramite le loro radio di bordo.

Aprile è l'inizio della primavera al cratere Jezero e dopo essere sopravvissuto a notti impegnative che scendono a un agghiacciante - 83 gradi C (-118 gradi F), Ingenuity ha eseguito da solo una serie di test pre-volo prima di fare la storia. Il 7 aprile ha sbloccato le sue pale, consentendo loro di girare liberamente e il giorno successivo ha eseguito un test di rotazione lenta dei suoi rotori a 50 giri / min seguito da un test ad alta velocità. Il 9 aprile sono stati rilevati problemi software durante l'alta velocità spin up che ha ritardato il volo fino a quando non sono stati risolti con successo. Il completamento di queste importanti pietre miliari ha avviato il conto alla rovescia di 30 sol durante il quale devono essere completati tutti i test di preflight e volo.

Il rover è stato posizionato a 65 metri da Ingenuity e 1 metro (3 piedi) più in alto rispetto alla zona di volo dove poteva osservare in sicurezza il volo del piccolo elicottero e catturare immagini e video.

Il giorno del volo, i venti dovevano essere molto calmi. Su Marte, il tempo può cambiare molto rapidamente, diventando incredibilmente ostile in pochi minuti. Per garantire che tutto fosse favorevole, il sistema automatizzato di segnalazione del tempo a bordo del rover ha monitorato le condizioni in tempo reale.

Mentre il rover osservava da lontano con le sue telecamere, al drone è stato ordinato di far girare i suoi rotori. A 2.537 giri al minuto, la velocità ottimale per il primo volo, il piccolo drone si è sollevato dalla superficie e si è librato ad un'altezza di 3 metri (10 piedi) mentre scattava le immagini. Ingenuity ha ruotato lentamente di 96 gradi in senso orario e dopo un totale di 30 secondi è sceso facendo un atterraggio regolare. Aveva completato un totale di 39,1 secondi di volo.

Successo! La storia è stata fatta. Questa è stata la prima volta che è stato tentato o realizzato un volo su un pianeta alieno. Con il rover che funge da relè di comunicazione, le telecamere a bordo del drone hanno inviato immagini aeree del terreno da condividere con gli osservatori sulla Terra. La missione è iniziata con questo primo volo di prova di 30 secondi a tre metri. A poco a poco, farà voli più lunghi. Sono previste quattro missioni aggiuntive con distanze di volo di diverse centinaia di metri ad altitudini più elevate e durate fino a 90 secondi.

Oltre a dimostrare la possibilità del volo su Marte, ha dimostrato che gli elicotteri hanno un vero futuro come scout a bassa quota e veicoli aerei per accedere a luoghi non raggiungibili con i viaggi terrestri del rover. Apre le porte a ulteriori esplorazioni aeree durante le future missioni.



FOTO sotto: L'elicottero Ingenuity Mars della NASA ha catturato questa immagine della propria ombra mentre si librava sulla superficie marziana il 19 aprile 2021, durante il primo volo controllato a motore su un altro pianeta. Ha utilizzato la sua telecamera di navigazione, che segue autonomamente il suolo durante il volo. Crediti: NASA / JPL-Caltech



 


 

FOTO sopra: L'elicottero Ingenuity Mars della NASA sulla superficie marziana il 19 aprile 2021, dopo il completamento della prima istanza di volo controllato a motore su un altro pianeta. Crediti: NASA / JPL-Caltech


********************IN ENGLISH *****************

A Helicopter Flies on Mars! The first powered controlled flight on another planet

For the first time in History, an aircraft has flown on a planet other than Earth … Planet Mars! As an adjunct to the NASA/JPL Mars2020 Perseverance rover program, this historic demonstration of powered, controlled flight on another world was successfully achieved 19 April 2021, leading the way to future use of arial surveillance and planetary exploration.

The first powered flight on another planet in history took place on 19 April 2021 as the autonomous helicopter-like drone named “Ingenuity” lifted off just after noon at 12:33 Local Martian time (12:34 a.m.PDT) near the Perseverance rover in Jezero crater. This first flight involved taking off and hovering in the thin Martian air 3 meters (10 feet) above the surface for 30 seconds before turning once and landing. This was a major milestone proving flight in the extremely thin Martian atmosphere possible. Additional experimental flights of incrementally farther distance and higher altitudes will complete its technology demonstration over the next 30 sols (Martian days, known as sols, are about 40 minutes longer than an Earth day)

Ingenuity's successful launch from the Martian surface marks a monumental achievement for NASA, JPL and the countless others who worked to make this historic "Wright brothers" event happen. On December 17, 1903 the Wright brothers made aviation history. The first flight of their homemade "Wright Flyer" that day lasted 12 seconds and flew a total distance of 120 feet demonstrating that powered, sustained and controlled flight was possible here on Earth. Now almost 118 years later another group of American pioneers have shown that the same can be done on another world.

As it made its own contribution to history the little cosmic helicopter carried a small piece of fabric from one of the wings of that famous "Wright Flyer" fastened underneath its solar panel. This symbolic tribute to the Wright brothers has now been flown in the Martian atmosphere (278 million km) 173 million miles from Earth.

The history making flight where the air is thin and the nights cold wasn’t as easy as it may sound. A marvel of engineering and the first of its kind, it provided a demonstration of flight in the extremely thin Martian air (It was equivalent to flying at an altitude of 100,000 feet, or 30,000 meters on Earth, something never achieved by a conventional helicopter ... the altitude record is just over 40,000 feet). In order to move enough air to get any lift and stay in flight in an atmosphere that is 99% less dense than on Earth, it uses four stiff carbon-fiber blades arranged into two rotors that spin in opposite directions at about 2,500 rpm … many times faster than is required of helicopters to fly on Earth. While the incredibly thin air is a disadvantage, the weaker Martian gravity, 30% less than Earth, coupled with the faster rotor speed enabled Ingenuity to perform its job.

Perseverance, the most sophisticated vehicle yet sent to the Martian surface, carried with it a small 1.8 kg (4 lb) experimental Mars helicopter named “Ingenuity” (affectionately called Ginny) … Soon after the Perseverance rover landed on 18 February, the Ingenuity team scouted the surrounding terrain for a flat, hazard-free airfield where the helicopter could safely operate. It quickly became apparent that a 10 meter square area due north of the rover would serve perfectly. The rover drove to the center of the “airfield” (now named “Wright Brothers field”) arriving in early April. It then took 10 Martian days to deploy the helicopter from its belly: breaking bindings that held it to the rover, rotating it to a vertical position, and extending its spindly legs.

Finally, with the helicopter’s feet suspended just 10 centimeters (4 inches) above the surface, Perseverance used its own solar power source to charge Ingenuity’s batteries. Then, on 3 April, cutting a single bolt and the electrical connections, Ingenuity dropped the final 10 cm to the ground. Once Ingenuity was in place the NASA team had to confirm that the four legs were firmly on the surface, that the rover was at a safe distance away and that both the helicopter and the rover were communicating via their onboard radios.

April is early spring at Jezero Crater and after surviving challenging nights that drop to a chilling - 83 degrees C ( -118 degrees F), Ingenuity was on its own running through a variety of pre-flight tests before making history. On 7 April It unlocked its blades, allowing them to spin freely and the next day performed a slow spin test of its rotors at 50 rpm followed by a high speed tests. On 9 April software problems were revealed during the high speed spin up that delayed the flight until they were successfully resolved. The completion of these major milestones initiated the 30-sol countdown during which all preflight and flight tests must be completed.

The rover was positioned at a location 65 meters from Ingenuity and 1 meter (3 feet) higher than the flight zone where it could safely observe the little helicopter's flight and capture images and videos.

On the day of the flight, winds had to be very calm. On Mars, the weather can change very rapidly, becoming incredibly hostile in a matter of minutes. To ensure everything was favorable, the rover’s onboard automated weather reporting system monitored conditions in real time.

As the rover watched from a distance with its cameras, the drone was ordered to spin up its rotors. At 2,537 rpm, the optimal speed for the first flight, the little drone lifted from the surface and hovered at a height of 3 meters (10 feet) while taking images. Ingenuity slowly turned 96 degrees clockwise and after a total of 30 seconds descended making a smooth landing. It had completed a total of 39.1 seconds of flight.

Success! History was made. This was the first time flight on an alien planet had ever been attempted or accomplished. With the rover acting as communications relay, cameras on board the drone sent back aerial images of the terrain to be shared with observers on Earth. It’s mission began with this first 30-second test flight at three meters. Gradually, it will make longer flights. Four additional missions are planned with flight ranges of several hundred meters at higher altitudes and durations of up to 90 seconds.

In addition to proving flight on Mars possible, it demonstrated that helicopters have a real future as low flying scouts and aerial vehicles to access locations not reachable by rover ground travel. It opens the door to more aerial exploration during future missions.

 


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Richard Brewer

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