La NASA ha fatto atterrare con successo sonde su Marte 9 volte, facendo affidamento su paracadute all’avanguardia, enormi airbag e jetpack per posizionare i veicoli spaziali in sicurezza sulla superficie. Ora gli ingegneri stanno testando un modo metodo, per scoprire se il modo più semplice per raggiungere la superficie marziana sia quello di schiantarsi.
Piuttosto che rallentare la discesa ad alta velocità di un veicolo spaziale, un progetto sperimentale di lander chiamato SHIELD (Simplified High Impact Energy Landing Device) utilizzerebbe una base pieghevole a forma di fisarmonica che si comporta come la zona di deformazione di un’auto, assorbendo l’energia di un forte impatto.
Il nuovo design potrebbe ridurre drasticamente il costo dell’atterraggio su Marte semplificando il delicatissimo processo di ingresso, discesa e atterraggio ed aprendo a più opzioni su possibili siti di atterraggio.
“Pensiamo che potremmo andare in aree più pericolose, dove non vorremmo rischiare di piazzare un rover da un miliardo di dollari con i nostri attuali sistemi di atterraggio,” ha affermato Lou Giersch, project manager di SHIELD, del Jet Propulsion Laboratory della NASA. “Forse potremmo persino fare atterrare molti di questi veicoli in diversi luoghi di difficile accesso per costruire un network“.
Incidenti d’auto, atterraggi su Marte
Gran parte del design di SHIELD si basa sul lavoro svolto per la campagna Mars Sample Return della NASA. Il primo passo prevede che il rover Perseverance raccolga campioni di roccia in tubi di metallo ermetici: un futuro veicolo spaziale riporterà quei campioni sulla Terra in una piccola capsula e si schianterà in sicurezza in un luogo deserto.
Lo studio dei metodi per quel processo ha portato gli ingegneri a chiedersi se l’idea generale fosse reversibile, ha affermato Velibor Ćormarkovic, membro del team SHIELD di JPL: “Se riuscissimo a fare un atterraggio duro su Marte, SHIELD potrebbe funzionare su pianeti o lune con atmosfere più dense“.
Per testare la teoria, gli ingegneri dovevano dimostrare che SHIELD può proteggere l’elettronica sensibile durante l’atterraggio. Il team ha utilizzato una torre di caduta al JPL per testare come avrebbero resistito i tubi campione di Perseverance in un atterraggio duro sulla Terra. Con un’altezza di quasi 27 metri, è dotato di un’imbracatura gigante che può scagliare un oggetto verso la superficie alle stesse velocità raggiunte durante un atterraggio su Marte.
Ćormarkovic ha lavorato in precedenza per l’industria automobilistica, testando auto che trasportavano manichini. In alcuni di questi test, le auto viaggiano su strutture che vengono accelerate a velocità elevate e si schiantano contro un muro o una barriera deformabile. Esistono diversi modi per ottenere l’accelerazione, incluso l’uso di un’imbracatura.
“I test che abbiamo fatto per SHIELD sono una specie di versione verticale dei test” con le auto, ha detto Ćormarkovic. “Invece di un muro, l’arresto improvviso è dovuto a un impatto nel terreno“.
Un test “da schianto”
Il 12 agosto, il team si è riunito presso la torre di lancio con un prototipo a grandezza naturale dell’attenuatore pieghevole di SHIELD, una piramide rovesciata di anelli di metallo che assorbono l’impatto. Hanno appeso l’attenuatore a un rampino e hanno inserito uno smartphone, una radio e un accelerometro per simulare l’elettronica che un veicolo spaziale avrebbe trasportato.
In soli due secondi, l’attesa è finita: il lanciatore ha sbattuto SHIELD al suolo a circa 177 km/h. E’ la velocità che un lander su Marte raggiunge vicino alla superficie dopo essere stato rallentato dalla resistenza atmosferica dalla sua velocità iniziale di 23mila km/h all’ingresso.
I precedenti test SHIELD hanno utilizzato una “zona di atterraggio” sterrata, ma per questo test, il team ha posato una piastra d’acciaio spessa 5 cm sul terreno per creare un atterraggio più duro di quello che un veicolo sperimenterebbe su Marte. L’accelerometro di bordo ha poi rivelato che SHIELD ha avuto un impatto con una forza di circa 1 milione di newton, paragonabile a 112 tonnellate che si sono schiantate contro di esso.
Le riprese della telecamera ad alta velocità del test mostrano che SHIELD ha colpito con una leggera angolazione, e poi è rimbalzato per circa 1 metro in aria prima di capovolgersi. Il team sospetta che a causare il rimbalzo sia stata la piastra d’acciaio, dato che nei test precedenti non era stato osservato niente di simile.
Dopo aver aperto il prototipo e recuperato il payload elettronico simulato, il team ha scoperto che i dispositivi di bordo, persino lo smartphone, sono sopravvissuti. “L’unico hardware danneggiato erano alcuni componenti in plastica di cui non eravamo preoccupati,” ha affermato Giersch. “Nel complesso, questo test è stato un successo!”
Il prossimo passo? Progettare il resto di un lander nel 2023 e vedere fino a che punto può arrivare il concept.
