Gli elicotteri SkyFall della NASA su Marte indosseranno dei minuscoli mantelli / NASA's SkyFall Mars helicopters will wear tiny capes

 Gli elicotteri SkyFall della NASA su Marte indosseranno dei minuscoli mantelli / NASA's SkyFall Mars helicopters will wear tiny capes

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

Gli elicotteri SkyFall della NASA, destinati alla missione su Marte, utilizzeranno dei minuscoli mantelli per esplorare il sottosuolo. / NASA's SkyFall Mars helicopters will use tiny capes to look under the ground.

Questi minuscoli mantelli racchiudono una tecnologia davvero notevole.

Immaginate la scena: uno sciame di minuscoli elicotteri robot scende attraverso un cielo bruno-rossastro, atterrando con grazia sulla superficie marziana. Cosa indossano? Dei minuscoli mantelli.

La missione SkyFall della NASA invierà su Marte un trio di mini-rotori dotati di tecnologia radar a penetrazione del suolo, che per l'appunto assomigliano a dei piccoli mantelli. Questi particolari lembi di tessuto sembrano decisamente strani, od addirittura casuali, nei nuovi video del Jet Propulsion Laboratory (JPL) della NASA che mostrano i piccoli droni impegnati in esercitazioni di atterraggio. In realtà, questi mantelli sono antenne flessibili che permetteranno ai veicoli spaziali di scrutare sotto la superficie del Pianeta Rosso alla ricerca di ghiaccio d'acqua.

"L'unico modo per rilevare a distanza il ghiaccio superficiale è volare vicino al suolo", ha dichiarato giovedì 6 agosto Adrian Tang, responsabile scientifico dello strumento radar a penetrazione del suolo SkyFall presso il JPL. "Volando a bassa quota ed a bassa velocità, un elicottero SkyFall potrebbe acquisire immagini radar in grado di distinguere i sottili strati dove il terreno asciutto lascia il posto al ghiaccio, rilevandone la presenza e mappandone l'estensione."

Da decenni le sonde spaziali in orbita studiano Marte, riprendendo immagini del pianeta e mappandolo con il radar. Tuttavia, dall'orbita, il loro radar non è in grado di rilevare i primi metri di materiale appena sotto la superficie del pianeta, una zona in cui gli scienziati si aspettano di trovare depositi di ghiaccio superficiali mescolati a rocce e polvere. Questo lavoro potrebbe essere importante per i futuri astronauti, che dovranno comprendere meglio il terreno sotto i loro piedi per motivi di sicurezza, e per i futuri viaggiatori alla ricerca di ghiaccio accessibile da lavorare per ottenere acqua potabile, ossigeno e carburante.

Skyfall seguirà le orme di Ingenuity, il primo elicottero a raggiungere un altro mondo, che arrivò su Marte a bordo del rover Perseverance della NASA. I nuovi elicotteri si basano in gran parte su Ingenuity, che pesava appena 1,8 chilogrammi qui sulla Terra. Ma Skyfall sarà più performante di Ingenuity, il cui compito principale era dimostrare che gli elicotteri possono esplorare i cieli rarefatti di Marte.

Il minuscolo radar a penetrazione del suolo di SkyFall, dotato di un'antenna flessibile di tipo Vivaldi inventata nel 1978, è progettato per effettuare rilevamenti fino a 5 metri di profondità sotto la superficie marziana. Il radar sarà in grado di raggiungere profondità che vanno da pochi metri sotto la superficie del pianeta fino agli strati più superficiali del materiale.

Il progetto unico dell'antenna garantisce che i droni SkyFall saranno in grado di effettuare queste osservazioni del sottosuolo senza danneggiare l'attrezzatura durante l'atterraggio. L'antenna è estremamente leggera ed il gruppo l'ha miniaturizzata per adattarla alle dimensioni ed alla forma dei piccoli elicotteri, che a riposo si trovano a soli 15 centimetri dal suolo. La difficoltà maggiore consisteva nel miniaturizzare le antenne radar mantenendone la funzionalità. Ci sono riusciti e queste minuscole antenne radar saranno in grado di piegarsi e spostarsi per lasciare spazio agli elicotteri durante le loro manovre, volando sopra ed atterrando sul Pianeta Rosso.

"Sebbene siamo riusciti a ridurre notevolmente le dimensioni dell'antenna, essa è comunque circa una volta e mezza più lunga delle gambe dell'elicottero", ha aggiunto Christine Gebara, responsabile meccanica del radar a penetrazione del terreno SkyFall presso il JPL, nella dichiarazione.

"Questo significa che durante l'atterraggio, l'antenna Vivaldi deve piegarsi per lasciare spazio, e se atterra su una roccia, si piega ancora di più", ha aggiunto. "Ma quando l'elicottero decolla di nuovo, l'antenna deve tornare nella sua posizione originale per la raccolta dei dati. Poiché SkyFall dovrebbe effettuare decine di voli esplorativi su Marte, avevamo bisogno di un'antenna in grado di sopportare ripetutamente queste pressioni senza deformarsi in volo."

Per rendere questi piccoli mantelli capaci di resistere ad imprese incredibili su un altro mondo, gli ingegneri che hanno progettato gli elicotteri hanno rivestito l'antenna con strati di poliestere e Vectran, un materiale flessibile (ma incredibilmente resistente) precedentemente utilizzato per l'airbag che ha attutito gli atterraggi dei rover Spirit e Opportunity della NASA su Marte nel 2004. La forma dell'antenna è inoltre rinforzata con molle in nastro di fibra di vetro flessibile ed una struttura leggera. In totale, ogni antenna pesa appena 142 grammi.

Ma un progetto ingegnoso non basta. Raggiungere Marte non è un'impresa da poco e la NASA deve essere certa che questi piccoli elicotteri e le loro apparecchiature siano all'altezza della sfida. Così, nel Laboratorio di Test Ambientali del JPL, che ricrea diversi elementi di ambienti extraterrestri, il gruppo di SkyFall ha messo alla prova l'elicottero e la sua piccola antenna radar. Hanno piegato e flesso l'antenna ripetutamente, simulando molteplici atterraggi sulla superficie, hanno esposto il velivolo a temperature estreme e hanno verificato continuamente che, durante tutti i test, l'elicottero fosse ancora in grado di trasmettere e ricevere segnali radar. Al termine dei test, l'antenna aveva resistito a 200 atterraggi simulati su Marte e funzionava ancora perfettamente. Si tratta di un numero di atterraggi più che doppio rispetto a quelli previsti per la missione.

"Questo test ha soddisfatto tutti i requisiti previsti e ha risposto ai nostri principali interrogativi tecnici", ha aggiunto Tang. "Sebbene ci sia ancora del lavoro da fare prima che l'antenna sia completamente qualificata per il volo, questo è stato un traguardo importante e l'hardware ha funzionato esattamente come previsto."

Il trio di elicotteri SkyFall metterà alla prova i propri radar durante il volo verso Marte. La NASA prevede di lanciare questa missione sul Pianeta Rosso nel 2028 a bordo del reattore spaziale Freedom, il primo veicolo spaziale interplanetario alimentato a fissione nucleare.

ENGLISH

These tiny capes carry some serious technology.

Picture it: A swarm of tiny robot helicopters descends through a reddish-brown sky, landing gracefully on the Martian surface. What are they wearing? Tiny capes.

NASA's SkyFall mission will send a trio of mini rotorcraft to Mars equipped with ground penetrating radar technology which happens to look like little capes. These uniquely designed swaths of fabric look decidedly strange or even accidental in new videos from NASA's Jet Propulsion Laboratory (JPL) that show the little drones practice landing. But these capes are actually flexible antennae that will allow the craft to peer beneath the Red Planet's surface in search of water ice.

"The only way to detect shallow subsurface ice remotely is to fly close to the ground," Adrian Tang, SkyFall’s ground-penetrating radar lead instrument scientist at JPL, said in a statement on Thursday (Aug. 6). "By flying low and slow, a SkyFall helicopter could capture radar images that resolve the fine layering where dry soil gives way to ice, detecting its presence and mapping its extent."

Orbiting spacecraft have studied Mars for decades, imaging the planet and mapping it with radar. But from orbit, their radar is unable to see the first few feet of material just below the planet's surface — a zone where scientists expect to find shallow ice deposits mixed in with the rocks and dust. This work could be important for future astronauts who need to better understand the ground below their feet for safety reasons, and for future travelers searching for accessible ice to process for drinking water, oxygen and fuel.

Skyfall will follow in the footsteps of Ingenuity, the first rotorcraft on another world, which hitched a ride to Mars aboard NASA's Perseverance rover. The new choppers are based heavily on Ingenuity, which weighed just 4 pounds (1.8 kilograms) here on Earth. But Skyfall will be more capable than Ingenuity, whose main job was to show that choppers can explore the thin skies of Mars.

SkyFall's tiny cape ground-penetrating radar, which uses a type of flexible antenna called Vivaldi that was invented back in 1978, is designed to survey up to 16 feet (5 meters) below the Martian surface. The radar will be able to reach anywhere from several yards below the planet's surface to the uppermost layers of surface material.

And the antenna's unique design ensures that the SkyFall drones will be able to make these subsurface observations without damaging the equipment during landing.. The antenna is extremely lightweight, and the team miniaturized it to be both the right size and shape to fit the tiny helicopters, which sit just 6 inches (15 centimeters) above the ground at rest. The tricky thing was, the designers had to miniaturize the radar antennae while maintaining functionality. But they did just that, and these tiny radar capes will be able to bend and move out of the way as the rotorcraft do their thing, flying above and landing on the Red Planet.

"Although we managed to shrink the antenna quite a bit, it is about 1.5 times longer than the helicopter’s legs," Christine Gebara, SkyFall ground-penetrating radar mechanical lead at JPL, added in the statement.

"That means during landing, the Vivaldi has to bend out of the way — and if it lands on a rock, it bends even further," she added. "But when the helicopter takes off again, the antenna must spring back into place for data collection. Because SkyFall is expected to make dozens of flights exploring Mars, we needed an antenna that could repeatedly handle those pressures without losing its shape in flight."

o make these little capes capable of withstanding incredible feats on another world, the engineers behind the helicopters covered the antenna in layers of polyester and Vectran, a flexible (but incredibly strong) material that was previously used for the airbag that cushioned NASA's Spirit and Opportunity Mars rovers during their touchdowns in 2004. The antenna's shape is also reinforced with flexible fiberglass tape springs and a lightweight structure. In total, each antenna weighs a miniscule 5 ounces (142 grams).

But a crafty design isn't enough. Getting to Mars is no small feat, and NASA needs to be sure that these little helicopters and their gear are up to the challenge. So, in JPL's Environmental Test Laboratory, which recreates different elements of environments beyond Earth, the SkyFall team put the rotorcraft and its little radar antenna to the test. They bent and flexed the antenna over and over, recreating multiple landings on the surface, exposed the craft to extreme temperatures, and continually checked to make sure that, throughout this testing, the helicopter could still transmit and receive radar signals. At the end of this testing, the antenna had endured 200 simulated Mars landings and was still working just fine. That is more than twice the number of landings expected from the mission.

"This test checked every box it was supposed to and answered our biggest technical questions," Tang added. "While we still have work ahead of us before the antenna is fully flight-qualified, this was a major milestone, and the hardware performed exactly as expected."

The trio of SkyFall helicopters will put their radar capes to the ultimate test when they fly to Mars. NASA plans to launch this mission to the Red Planet in 2028 aboard NASA's Space Reactor-1 Freedom, the first nuclear fission-powered interplanetary spacecraft.

Da:

https://www.space.com/astronomy/mars/nasas-skyfall-mars-helicopters-will-wear-tiny-capes?utm_term=0D44E3E5-72C8-4F2E-A2B4-93C82DC78FB4&lrh=e4e2966485d78112a6060535462dd7377ffa0f1e6368288dc8552dcea7aac778&utm_campaign=58E4DE65-C57F-4CD3-9A5A-609994E2C5A9&utm_medium=email&utm_content=2DD88075-DD3A-4E00-AA7E-56F9B407ACC4&utm_source=SmartBrief