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News da Marte #11

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Bentornati su Marte!
Continuiamo a seguire Perseverance e Ingenuity nel loro viaggio verso il delta attraverso terreni difficili. Si parte! Anzi…

…si sale!
Nella prima metà di febbraio il rover è stato impegnato nella scalata verso i rilievi a nord della regione dove ha lavorato questi mesi passati, superando complessivamente un dislivello di circa 35 metri. Per farlo è ricorso alle sue doti di arrampicatore che, grazie a un baricentro molto basso, gli permettono di inclinarsi sino a 45° in qualunque direzione senza pericolo di ribaltamento. Tuttavia, per non correre rischi, durante tutto il corso della missione si intende evitare di portarlo oltre i 30°. Fanno comunque una certa impressione le immagini che il rover ci ha inviato nel corso dei giorni di spostamento, e per mezzo anche alla documentazione fornita dalle rilevazioni satellitari (maggiori dettagli più tardi) possiamo verificare che Perseverance ha percorso una strada con inclinazione media di 10° con picchi che hanno sfiorato i 25°.

Visuale catturata da Perseverance l’8 febbraio e qui processata in modo da esaltare i colori. Da questa immagine, dopo una correzione dalla distorsione ottica, si può stimare un’inclinazione di circa 15° rispetto l’orizzonte. Crediti: NASA/JPL-Caltech/Piras

Nei giorni in cui Perseverance risaliva l’importante dislivello Ingenuity non ha riposato.
Dopo la pausa estiva e gli impattanti rallentamenti autunnali (riferiti alle stagioni terrestri) l’elicotterino riprende calore. Per questo dobbiamo ringraziare il solstizio d’inverno, stavolta relativo al Pianeta Rosso, che dal 26 dicembre sta allungando i Sol. Con essi aumenta l’energia che Ingenuity riesce a produrre e la durata dei voli non può che giovarne.

Il volo 42 è stato eseguito il 4 febbraio decollando da Airfield Beta e atterrando a Airfield Gamma. Nel corso di 248 metri di spostamento orizzontale eseguiti in 137 secondi l’elicottero è salito di circa altri 20 metri di altitudine raggiungendo la regione del delta.

E qui sono forse iniziati un po’ di problemi.

Ingenuity, ci ricevi?
Il piccolo elicottero non comunica direttamente né con la Terra né con i satelliti in orbita attorno a Marte. Si appoggia invece a Perseverance che ospita dell’hardware dedicato per dialogare con lui sulla frequenza di 900 MHz tramite un protocollo commerciale chiamato ZigBee. È poi il rover che salva i dati e ce li trasmette.

Concepito per lavorare entro poche centinaia di metri da Perseverance, nel tempo Ingenuity ha dimostrato di poter comunicare senza problemi anche oltre il chilometro di distanza. Tutto valido finché i due sono in contatto visivo, quella che viene chiamata line of sight. Se ci sono ostacoli in mezzo le onde radio sono disturbate e la comunicazione risulta deteriorata o persino impossibile.

Alcune delle primissime immagini che abbiamo ricevuto del volo 42, scaricate il 7 e 9 febbraio, mostravano segni evidenti di corruzione dei dati.

Una coppia di frame del volo 42 relativi agli ultimi secondi di acquisizione, con Ingenuity ormai posato al suolo. Crediti: NASA/JPL-Caltech

È possibile che sia stata proprio la posizione di Ingenuity e Perseverance ad aver influito sulla comunicazione? Per provare a trovare una risposta dobbiamo indagare un po’.
Il riferimento indispensabile sono le immagini satellitari scattate da HiRISE, il telescopio da 50 cm di diametro montato sul Mars Reconnaissance Orbiter. Questa impressionante ottica è corredata con un sensore fotografico che consente di distinguere dettagli più piccoli di un metro dalla quota di 300 km. Lo strumento permette anche, tramite il confronto tra immagini della stessa area acquisite da punti di vista differenti e algoritmi di elaborazione molto onerosi, di generare i Digital Terrain Models. I DTM sono niente meno che mappe altimetriche, e grazie all’elevata qualità delle immagini di partenza possono arrivare a risoluzioni di 25 cm per pixel, con una precisione di poche decine di cm nell’altitudine rilevata. Le immagini ad alta risoluzione di HiRISE e i DTM sono disponibili per tutti e gratis sul sito scientifico dello strumento curato dall’Università dell’Arizona. Agli “scienziati di quartiere” non resta che scaricare i file, importarli su un programma di modellazione 3D o GIS (Geographic Information System), e analizzare lo scenario.

Delle numerose osservazioni disponibili del cratere Jezero, luogo di atterraggio e lavoro di Perseverance, ho selezionato una coppia di riprese acquisite nel gennaio e maggio 2007. La posizione dell’elicottero e del rover è stata recuperata sul sito che traccia gli spostamenti dei due robot e sono così in grado di mostrarvi dove si trovavano precisamente il Sol 697, giorno del 42esimo volo.
A questo punto ho eseguito due elaborazioni.
Nel corso della prima ho caricato il relativo DTM sul programma di modellazione 3D Blender, ho sovrapposto la corrispondente texture e aggiunto nelle posizioni corrette i modelli per Perseverance e Ingenuity.
Vi presento così un video in cui voliamo insieme su Marte, prima attorno a Perseverance e poi verso Ingenuity sfiorando promontori rocciosi. Risaliamo il Rocky Top e siamo nella regione del delta, dove i due robot stanno attualmente già avanzando.
Clicca per accedere al video

Questa visuale, per quanto interessante, non chiarisce tutti i dubbi. Per analizzare meglio la posizione di rover ed elicottero serve qualcosa di più approfondito.

Ci viene in soccorso il programma gratuito QGIS. Esso può nativamente prendere in ingresso i file DTM e fornire una rapida visualizzazione generando delle opportune ombre.

Tre distinti DTM sono qui importati e visualizzati.

Ancora una volta, prendendo come riferimento le posizioni di Ingenuity e Perseverance al Sol 700 (7 febbraio), possiamo estrarre informazioni quali la distanza in linea d’aria di 356 metri e il dislivello di 30 metri.

Utilizzo del plugin Profile Tool all’interno del programma QGIS.

Ma ancora più interessante, e adatta ai nostri scopi, è l’analisi del profilo altimetrico. Scopriamo così che per metà della distanza che separava rover ed elicottero c’era un muro di roccia alto sino a quasi tre metri che avrebbe avuto la potenzialità di disturbare la propagazione del segnale radio emesso da Ingenuity.

Il grafico disegna il profilo altimetrico della line of sight tra Perseverance e Ingenuity il giorno 7 febbraio. La retta verde è il percorso tra le rispettive antenne, che tiene conto anche dell’altezza a cui sono installate sui due robot. L’altezza in ordinata risulta negativa perché il cratere Jezero si trova sotto il livello medio della superficie marziana, il cosiddetto areoide, calcolato sulla base del campo gravitazionale del pianeta.

Alcuni giorni più tardi (11, 13 e 15 febbraio) Perseverance ha eseguito altri download delle immagini dalla memoria dell’elicottero e questi sono avvenuti con successo pur senza che il rover si sia spostato in maniera rilevante. Non ci è quindi possibile, senza conoscere alcuni dettagli del protocollo di comunicazione, concludere con certezza che questi apparenti problemi abbiano avuto come unica causa l’ostacolo delle rocce.
I DTM si rivelano tuttavia un aiuto prezioso per comprendere meglio le difficoltà del terreno in cui Perseverance e Ingenuity stanno operando, e lo saranno ancora di più nei prossimi mesi in cui ci troveremo a fare slalom tra le formazioni rocciose del delta.

Gli ultimi voli
Senza avere ancora svuotato la memoria dalle foto del 42esimo volo, Ingenuity è decollato ancora una volta e il 16 febbraio ha continuato ad avanzare verso nord-ovest per ben 390 metri in 146 secondi. Non vedevamo simili distanze e tempi di volo da aprile, segno della riacquisita confidenza nelle capacità dell’avanzatissimo drone.

Nelle ultime ore abbiamo avuto conferma del 44esimo spostamento che ha avuto luogo il 19 febbraio. Ingenuity ha proseguito l’avanzamento verso nord-ovest per 325 metri, continuando a studiare il terreno con le rilevazioni fotografiche a tutto vantaggio del suo compagno rover. Quest’ultimo ha davanti a sé terreni molto accidentati che richiederanno caute valutazioni sul percorso da seguire. Considerando la rinnovata vitalità di Ingenuity, non è così certo che Perseverance riuscirà a rivedere l’elicottero da vicino molto presto.

Collage delle ultime zone di atterraggio di Ingenuity.
Posizione di Perseverance e Ingenuity aggiornata al Sol 713, 21 febbraio sulla Terra. Crediti: NASA/JPL-Caltech

La “magnifica desolazione” di Perseverance
Chiudiamo questo aggiornamento marziano con alcune delle più belle immagini che il rover ci sta inviando dalla regione del delta. Il terreno è estremamente accidentato, e per avanzare con passo spedito il rover deve fare affidamento sul software di navigazione autonoma. Grazie alle sue camere riesce a individuare con un’ottima autonomia ostacoli e aree pericolose, elaborando un percorso sicuro che sino ad ora gli sta permettendo di spostarsi sino a 200 metri al giorno.

Visuale della Left NavCam, Sol 709. NASA/JPL-Caltech/Piras
Visuale della Left NavCam, Sol 709. NASA/JPL-Caltech/Piras
Immagine scattata dalla Hazard Avoidance Camera A di sinistra nel Sol 711. Il braccio robotico era impegnato nell’analisi delle rocce al suolo tramite gli strumenti Sherloc e Watson. NASA/JPL-Caltech/Piras
Una delle più recenti immagini ricevute da Perseverance, scattata ancora dalla Left HazCam. Sulla destra si staglia un piccolo promontorio, largo poco meno di 200 metri e che si eleva per circa 20 rispetto alla piana circostante. NASA/JPL-Caltech/Piras

Anche per questo aggiornamento marziano è tutto!
A presto con nuove immagini, nuovi video e nuovi racconti.


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