Pale NASA: 18,7 km di volo su Marte, nelle simulazioni

Su Marte l'aria è rarefatta, e ogni pala di rotore deve essere progettata per questo. Ingenuity, il piccolo elicottero della NASA, ha compiuto il primo volo motorizzato su un altro pianeta, e le sue pale arrotondate erano state costruite proprio per quel compito. Un team dell'Ames Research Center della NASA, nella Silicon Valley californiana, che lavora con l'Imperial College London nel Regno Unito e con l'Università di Nagoya in Giappone, sta ora ridisegnando la pala per i prossimi elicotteri.

Il nuovo progetto, chiamato roamx-0201, è più sottile e asimmetrico in sezione, rispetto al profilo arrotondato delle pale di Ingenuity. Per arrivare a questa forma i ricercatori hanno usato simulazioni computerizzate ad alta fedeltà e algoritmi calibrati sulle condizioni marziane, poi l'hanno testata in galleria del vento. La pala funziona anche in modo diverso: il suo bordo d'attacco disturba intenzionalmente il sottile strato d'aria che aderisce alla superficie, e questo disturbo, contrariamente all'intuito, spinge la pala verso l'alto e contribuisce a sollevare l'elicottero in modo più efficace rispetto ai progetti precedenti.

Al centro del lavoro ci sono due problemi che limitano i rotori. Su Marte la velocità del suono è più bassa che sulla Terra, e le prestazioni possono crollare bruscamente, un fenomeno noto come divergenza di resistenza aerodinamica (drag divergence), quando i rotori si avvicinano a quel limite. La pala roamx-0201 è riuscita a funzionare più a lungo a velocità più elevate prima che ciò accadesse. Affronta anche lo stallo, la perdita improvvisa di prestazioni e stabilità quando cambia l'angolo del flusso d'aria. Le pale di Ingenuity si degradavano nettamente in stallo; nelle condizioni studiate, il nuovo progetto ha offerto prestazioni nettamente migliori. Nelle simulazioni, le pale riprogettate potrebbero estendere un singolo volo ininterrotto da 0,7 chilometri fino a 18,7 chilometri trasportando strumenti scientifici. I risultati sono stati pubblicati il 22 settembre sulla rivista dell'American Institute of Aeronautics and Astronautics.

Non si tratta ancora di risultati pronti per il volo. I dati provengono da simulazioni e test in galleria del vento, e la NASA afferma che la tecnologia non è ancora pronta per Marte. Gli ingegneri stanno ancora lavorando per spiegare e colmare le lacune tra le previsioni al computer e le prestazioni reali, ed è proprio per questo che i test sono importanti.

Per le future missioni su Marte la posta in gioco è concreta. Gli elicotteri equipaggiati con pale di questo tipo potrebbero volare più lontano, trasportare carichi scientifici più pesanti e aprire nuove forme di esplorazione, oltre i brevi balzi per cui era stato progettato Ingenuity. La missione SkyFall, prevista per il lancio nel 2028 con tre elicotteri, viene prima; le fonti non indicano una data per i voli che utilizzeranno roamx-0201.