La missione Dragonfly ha raggiunto un traguardo importante il 29 giugno, quando il team Dragonfly del Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (APL) di Laurel, nel Maryland, ha consegnato la fusoliera, lunga quasi 4 metri, per la fase successiva di integrazione del velivolo, in anticipo rispetto alla tabella di marcia. La consegna ha fatto seguito a un processo di circa un mese di test strutturali del telaio del lander, che comprende molti degli elementi che conferiscono al velivolo a rotore Dragonfly la sua forma inconfondibile, tra cui i pattini di atterraggio, il coperchio per la fonte di energia e i bracci che in seguito sosterranno gli otto gruppi di rotori. “È stato davvero fantastico vedere il lander, così come lo avevamo progettato, diventare realtà”, ha affermato Hunter Reeling, responsabile dell’integrazione termomeccanica e dei test della Dragonfly presso l’APL.
I prossimi passi
Con i test strutturali completati e la fusoliera consegnata, il team ha iniziato l’integrazione dei sistemi meccanici, termici ed elettrici l’1 luglio, dando il via al processo che trasformerà il lander nel laboratorio scientifico volante che è destinato a essere. Nel corso del mese, verranno installati nella fusoliera di Dragonfly le paratie di volo, nonché il cablaggio, i cavi e i connettori: il “sistema nervoso” elettrico che collega i sistemi di Dragonfly. Seguiranno i moduli elettronici, l’avionica e gli strumenti scientifici, man mano che i partner della missione in tutto il Paese completeranno le proprie campagne di assemblaggio e collaudo. “Da qui in avanti, si tratta di installare in quella struttura moduli elettronici, strumenti, cablaggi, isolamento: tutto ciò che renderà possibile la sua missione”, ha affermato Reeling. “L’obiettivo è preparare Dragonfly al lancio”.
Collegamento a casa
Una delle aggiunte più visibili è avvenuta a maggio, quando il team di Dragonfly presso l’APL ha integrato l’antenna ad alto guadagno della missione, il sistema principale che gli operatori utilizzeranno per comunicare con l’elicottero e recuperare i dati scientifici raccolti su Titano. L’antenna ad alto guadagno è un disco di 87,4 centimetri di diametro realizzato in schiuma isolante elettricamente, racchiuso tra due piastre metalliche contenenti centinaia di piccole fessure. Insieme, queste fessure restringono e focalizzano il fascio radio verso la Terra. Adattata da una tecnologia originariamente sviluppata per applicazioni di difesa planetaria, l’antenna ad alto guadagno di Dragonfly, più grande dei sistemi precedentemente utilizzati, è fissata a un braccio motorizzato che la solleva quando il velivolo è fermo e la abbassa in un meccanismo di bloccaggio prima del decollo successivo.
“Ogni volta che il lander si prepara a volare verso un’altra posizione, riponiamo l’antenna in modo che resista alle vibrazioni generate durante il volo e prevenga risonanze che potrebbero interferire con il resto del lander“, ha affermato Jackson Banbury, responsabile meccanico e termico delle telecomunicazioni di Dragonfly presso l’APL.
L’antenna e il suo giunto cardanico sono progettati e testati per resistere alle condizioni estreme dell’ambiente di Titano, tra cui temperature gelide che si aggirano intorno ai -179°C, polvere vorticosa sulla superficie e la potenziale pioggia di metano liquido.
Scosso, sigillato, consegnato
Da maggio ai primi di giugno, ingegneri e tecnici dell’APL hanno sottoposto l’elicottero Dragonfly a test di vibrazione e tenuta, progettati per dimostrare che la struttura portante della fusoliera può sopportare i carichi del lancio, del rientro nell’atmosfera di Titano e dell’atterraggio sulla superficie di questo mondo oceanico. Per i test di vibrazione, il team ha installato simulatori di massa al posto degli strumenti di volo e dell’elettronica che venivano costruiti e testati altrove.
Il test di vibrazione a terra ha offerto al team una breve anteprima di Dragonfly in volo. Gli ingegneri hanno sospeso la struttura dell’elicottero a pochi centimetri da terra tramite lunghe corde elastiche, misurando poi come le vibrazioni meccaniche in corrispondenza dei rotori si propagassero attraverso la struttura fino ai sensori principali sul corpo principale. “Rimanere sospeso per alcune ore durante quel test, anche solo a pochi centimetri dal pavimento, era strutturalmente simile al primo volo di Dragonfly“, ha affermato Gordon Maahs, ingegnere dei sistemi meccanici di Dragonfly presso l’APL. “Fa riflettere su come sarà il volo reale”.
Il test includeva anche una configurazione “a terra”, abbassando il lander su un’imbottitura protettiva in modo che poggiasse sui suoi pattini mentre gli ingegneri misuravano come la struttura avrebbe reagito sulla superficie di Titano.
Il test di tenuta è stato più insolito. La maggior parte delle sonde planetarie sono costruite per il vuoto dello spazio o per mondi con atmosfere sottili. Ma Dragonfly è diretto a Titano, dove l’atmosfera superficiale è densa, fredda e con una pressione circa 1,5 volte superiore a quella terrestre, quindi gli ingegneri dovevano capire quanto bene la struttura assemblata potesse impedire l’ingresso di quell’ambiente. La soluzione: pressurizzare la struttura esterna di Dragonfly per identificare eventuali fessure, crepe o fori che potessero consentire il flusso d’aria in entrata e in uscita dal lander su Titano.
“Non ho mai visto un test simile su nessun’altra sonda spaziale”, ha affermato Maahs. “Otteniamo la portata totale in base al test di tenuta, e questo dato alimenta la nostra analisi termica per determinare se la tenuta è sufficiente”. I risultati, ha aggiunto Maahs, sono stati “estremamente buoni”.
Dragonfly dovrebbe essere lanciata a luglio 2028 con arrivo previsto su Titano nel 2034. Si tratta di un enorme drone octacottero alimentato a energia nucleare, ha le dimensioni di un’auto utilitaria e pesa circa 450kg. Il drone atterrerà in una zona di dune sabbiose (chiamata Shangri-La). Compirà brevi voli di pochi chilometri per prelevare campioni di terreno, analizzarli con i suoi strumenti di bordo e inviare i dati direttamente alla Terra, per poi spostarsi verso un cratere da impatto dove un tempo scorreva acqua liquida.
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