Come funziona il drone Ingenuity in volo su Marte. Anche Qualcomm festeggia

Il 19 aprile 2021 è un giorno che sarà ricordato negli anni a venire. Sulla Terra la data storica che segna il primo volo su un aereo a motore è quella del 17 dicembre 1903 quando i fratelli Wilbur e Orville Wright compirono, dopo il decollo, un brevissimo tratto.
Da oggi la storia ricorderà il primo volo senza equipaggio svolto dall’uomo su un altro pianeta: il personale tecnico NASA è infatti riuscito a far sollevare in volo, fino a un’altezza dal suolo di Marte di circa 3 metri, il drone Ingenuity atterrato sul pianeta rosso nella “pancia” del rover Perseverance lo scorso 18 febbraio.

Pesante appena 1,8 chilogrammi, il drone Ingenuity dispone di due rotori sui quali sono montate quattro eliche in fibra di carbonio che integrano dei pannelli solari necessari per assicurare continua alimentazione al dispositivo e alle batterie interne. Le pale ruotano a 2.400 giri al minuto. Il progetto Ingenuity è in sviluppo dal 2014 e rappresenta il culmine di rigorosi test e innovazioni.

Dopo aver raggiunto la massima altezza dalla superficie marziana, mantenendola come da programma per circa 30 secondi, il drone Ingenuity ha correttamente effettuato l’atterraggio (sono stati registrati circa 40 secondi di volo).

Il successo del test di oggi è frutto di una lunga preparazione svoltasi nelle scorse settimane e di un parziale fallimento di una decina di giorni fa.

È infatti importante considerare che Ingenuity non può essere pilotato con un joystick da Terra per via della distanza che ci separa dal pianeta rosso.
Questa dimostrazione iniziale ha permesso al drone di lavorare in autonomia, pilotata da sistemi di guida, navigazione e controllo di bordo basati sugli algoritmi sviluppati dal team JPL (Jet Propulsion Laboratory) NASA. Le istruzioni vengono inviate dal centro di controllo percorrendo in questo caso circa 278 milioni di chilometri, la distanza che oggi separa Terra e Marte. Allo scopo vengono utilizzati satelliti orbitanti e la rete Deep Space Network NASA.
I comandi trasmessi arrivano a destinazione, infatti, con un ritardo tra 3 e 22 minuti; lo stesso dicasi per i segnali di risposta, le informazioni di telemetria, i segnali audio e video inviati da Marte verso la Terra.

Il punto esatto per la manovra è stato scelto meticolosamente ordinando al rover, nei giorni scorsi, di raggiungerlo con la massima cautela. A questo punto Ingenuity è stato “liberato” e posizionato nel luogo definito, già battezzato Wright Brothers Field in onore del volo compiuto dai due fratelli americani 117 anni fa.

Per Ingenuity, alto 49 centimetri, il primo volo su Marte era una grande incognita: il pianeta rosso ha una gravità significativamente più bassa – un terzo di quella della Terra – e un’atmosfera estremamente sottile con solo l’1% della pressione in superficie rispetto al nostro pianeta. Questo significa che ci sono relativamente poche molecole d’aria con cui le due pale del rotore, larghe 1,2 metri, possono interagire per “spiccare il volo”.

Nell’immagine la prima foto arrivata dal drone Ingenuity e scattata dallo stesso dispositivo.

Nel video sottostante, a partire dal minuto 39 circa, il drone visto dal rover Perseverance che ne ha “immortalato” il comportamento in volo da un punto privilegiato.

Come avevamo evidenziato nell’articolo Sul drone Ingenuity della NASA arrivato su Marte ci sono Linux e uno Snapdragon 801, il drone poggia il suo funzionamento su alcuni “componenti unici” ma sfrutta tanti strumenti commerciali provenienti ad esempio dall’industria degli smartphone, testati per la prima volta per l’utilizzo nello spazio profondo.

La missione è quindi un enorme successo anche per Qualcomm che oltre al SoC Snapdragon 801 ha fornito parte della tecnologia utilizzata sul drone.

La prossima grande sfida sarà fare in modo che il sistema che gestisce il funzionamento autonomo abbia una potenza di calcolo sufficientemente elevata e contemporaneamente un basso consumo energetico. Per questo Qualcomm ritiene che la sua Flight Platform, inizialmente non progettata per i viaggi spaziali, abbia un potenziale enorme per questo specifico complesso campo applicativo.
Attraverso una serie di analisi – spiegano i tecnici di Qualcomm – il team del JPL è stato in grado di determinare che alcune proprietà della Flight Platform avrebbero aiutato a ridurre il rischio di guasti rispondendo alle esigenze del primo volo su un altro pianeta.

Nel riquadro la scheda Qualcomm basata sulla “Flight Platform” e montata sul drone Ingenuity.

Qualcomm Flight Platform si concentra sui vantaggi tecnologici tipicamente rivolti alla tecnologia dei droni di consumo come l’acquisizione di sequenze video 4K UHD, l’elaborazione mobile eterogenea, la navigazione tramite odometria inerziale visiva e l’assistenza al volo, il tutto in un pacchetto estremamente piccolo e resistente.

Nei prossimi tre giorni il team del JPL riceverà e analizzerà tutti i dati e le immagini del primo test odierno formulando un piano per il secondo volo di prova sperimentale, previsto non prima del 22 aprile. Se il drone riuscisse a superare indenne anche il secondo test, allora la NASA valuterà come iniziare a utilizzarlo in maniera più costante in missioni via via più articolate.