La missione Dragonfly della NASA ha raggiunto un nuovo importante traguardo in vista del suo viaggio verso Titano, la più grande luna di Saturno. Il drone progettato per esplorare la superficie del satellite naturale ha infatti completato con successo la simulazione più completa del suo primo volo, riproducendo le operazioni che dovrà effettuare durante la discesa e la ricerca di un punto sicuro per l’atterraggio. Non si è trattato ancora di un volo con il veicolo reale, ma di una prova condotta su banchi di test computerizzati presso il Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (APL) di Laurel, nel Maryland.
Il risultato rappresenta un passaggio significativo nello sviluppo della missione, soprattutto considerando la complessità delle operazioni che Dragonfly dovrà gestire in completa autonomia. L’arrivo su Titano è previsto per il 2034 e, a circa 80 minuti luce dalla terra, non sarà possibile intervenire in tempo reale per correggere eventuali problemi durante le manovre.
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Primo volo simulato per Dragonfly: come si è svolto il test
La simulazione ha riprodotto una delle fasi più delicate della missione. Dopo la separazione dal guscio protettivo posteriore (backshell), Dragonfly dovrà iniziare a esaminare autonomamente il terreno sottostante, individuando un sito sufficientemente sicuro per l’atterraggio. I dati già disponibili sulla superficie di Titano, infatti, non sono abbastanza dettagliati da permettere di programmare in anticipo ogni operazione in condizioni di sicurezza; per questo il drone dovrà affidarsi a un’analisi automatica in tempo reale, così da individuare il punto più adatto durante la discesa.
La zona di atterraggio prevista per la missione è stata già individuata e prende il nome di Ahmakid Undae, ma questo non significa che Dragonfly possa affidarsi esclusivamente a una posizione stabilita prima dell’arrivo. Sarà proprio la capacità di analizzare il terreno e riconoscere eventuali pericoli a consentirgli di scegliere autonomamente il punto più sicuro.
Il test condotto presso l’APL ha riprodotto questa sequenza utilizzando un’avionica simile a quella di volo e dati simulati provenienti dai sensori che saranno effettivamente installati sul veicolo. Tra questi troviamo le due telecamere di navigazione (NavCam), le unità di misura inerziale e il sistema LiDAR, che permetterà di misurare l’altitudine, valutare la pendenza del terreno e riconoscere eventuali ostacoli o condizioni potenzialmente pericolose.
Un aspetto particolarmente importante riguarda la riproduzione delle immagini che le telecamere dovranno acquisire durante il volo. Per farlo, il gruppo di lavoro ha sviluppato un emulatore personalizzato che sfrutta unità di elaborazione grafica per generare in tempo reale le scene del paesaggio di Titano, rispettando anche i tempi di esposizione previsti per le fotocamere, compresi tra 20 e 70 millisecondi.
In questo modo gli ingegneri hanno potuto verificare non soltanto il funzionamento dei singoli componenti, ma soprattutto la loro interazione, compreso il rapido scambio di informazioni tra i diversi sistemi di bordo. Secondo Zach Putnam, ingegnere capo del sottosistema di mobilità di Dragonfly presso l’APL, il primo volo rappresenta la prova più impegnativa proprio perché coinvolge tutti i sensori di volo presenti sul lander.
Il risultato è arrivato dopo una serie di verifiche progressive, iniziate con attività relativamente semplici, come la rotazione di un singolo rotore. Successivamente sono stati effettuati test di riposizionamento e prove parziali di ricognizione, introducendo gradualmente nuovi sensori e funzionalità; l’aggiunta del LiDAR ha permesso di completare il quadro, rendendo possibile la simulazione dell’intera sequenza di volo. In particolare, Dragonfly ha simulato il sorvolo di un sito sicuro, il successivo ritorno verso il punto individuato e l’inizio della discesa finale.
Il prossimo obiettivo sarà passare dalla simulazione a una prova con l’hardware di volo effettivo di Dragonfly. Il gruppo di lavoro prevede inoltre di sperimentare altri profili di volo e di introdurre deliberatamente alcuni guasti, così da verificare la capacità del drone di riconoscere e gestire autonomamente eventuali anomalie.
I test sul meccanismo di posizionamento in vista dell’arrivo su Titano
Parallelamente alle prove dedicate al volo, proseguo anche i test su un altro elemento fondamentale della missione: il meccanismo che permetterà a Dragonfly di assumere la posizione corretta prima di iniziare a volare.
Durante la discesa su Titano, infatti, il drone dovrà essere abbassato dalla propria posizione di stivaggio all’interno del guscio protettivo posteriore. Il sistema dovrà portarlo al di sotto del backshell, consentendogli di preparare i rotori prima della separazione definitiva e dell’inizio della discesa finale verso la superficie.
A occuparsi di queste verifiche sono anche gli ingegneri di Lockheed Martin in Colorado, dove vengono assemblati alcuni degli elementi del sistema di crociera interplanetaria e del sistema di ingresso, discesa e atterraggio atmosferico. Le prove comprendono test statici con masse rappresentative, durante i quali il meccanismo viene sottoposto a sollecitazioni di trazione e compressione per verificarne la resistenza, oltre a test di dispiegamento per controllare la fluidità del movimento e il corretto bloccaggio nella posizione prevista.
Gli ingegneri stanno valutando anche il comportamento del sistema in condizioni differenti, simulando le oscillazioni che la parte posteriore del veicolo potrebbe subire mentre si trova sospesa sotto il paracadute. L’hardware viene inclinato a diverse angolazioni e il dispiegamento viene ripetuto per assicurarsi che il meccanismo continui a funzionare correttamente.
Sono verifiche tutt’altro che secondarie: la riuscita di questa fase sarà indispensabile per consentire a Dragonfly di raggiungere la posizione di rilascio e separarsi correttamente dal sistema di rientro, prima di iniziare la discesa finale verso la superficie di Titano.
La missione dovrebbe partire non prima del 2028, a bordo di un razzo Falcon Heavy di SpaceX, per affrontare un viaggio di circa sei anni verso Titano. Una volta arrivato a destinazione nel 2034, il drone dovrebbe trascorrere circa tre anni esplorando diversi siti, spostandosi da un’area all’altra per studiare la geologia, la chimica e l’atmosfera della luna di Saturno.
L’obbiettivo scientifico è approfondire la conoscenza di un ambiente particolarmente interessante per lo studio delle origini chimiche della vita. Prima di arrivarci però, Dragonfly dovrà dimostrare di poter gestire autonomamente ogni fase del proprio funzionamento: come sottolineato da Putnam, tutte le operazioni su Titano dovranno avvenire senza assistenza in tempo reale sulla Terra.
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