Il primo volo su Marte: NASA’s Ingenuity Mars Helicopter

Inventare tecnologie rivoluzionarie che abbiano un impatto positivo e soddisfino i bisogni della società è l’obiettivo principale di Qualcomm. Nel promuovere collaborazioni che guidano l’innovazione, Qualcomm Technologies, è lieta di condividere maggiori dettagli sul duro lavoro svolto con il NASA Jet Propulsion Labs (JPL) nello sviluppo di tecnologie e soluzioni che alimentano Ingenuity, l’elicottero pensato per il primo volo a motore su un altro pianeta, arrivato lo scorso febbraio sul Pianeta Rosso.
Il progetto Ingenuity è in sviluppo dal 2014 ed è il culmine di rigorosi test e innovazioni. Il progetto vuole essere una dimostrazione tecnologica da parte del JPL per mostrare come il volo autonomo possa espandere l’orizzonte dell’esplorazione spaziale, della ricerca e dei dati per le missioni e i progetti futuri. In questo contesto anche il minimo dettaglio è fondamentale, compresa la realizzazione del processore responsabile del funzionamento dell’elicottero. Quando JPL ha contattato Qualcomm per testare ed espandere le capacità autonome di Ingenuity utilizzando i prodotti di Qualcomm Technologies, l’azienda ha risposto con entusiasmo.
I rigori dello spazio pongono sfide uniche al funzionamento di un elicottero su Marte – sfide che Qualcomm Flight Platform è in grado di affrontare. L’ostacolo principale è il funzionamento stesso; a causa dei segnali che impiegano minuti per arrivare, è impossibile controllare in tempo reale un elicottero, tramite telecomando. I comandi trasmessi all’elicottero da milioni di chilometri di distanza, infatti, arrivano con un ritardo tra i 3 e i 22 minuti. Da lì, la prossima grande sfida è fare in modo che il sistema che gestisce il funzionamento autonomo abbia una potenza di calcolo sufficientemente elevata e contemporaneamente un basso consumo energetico, dato che gran parte del consumo di energia nell’elicottero proviene da un riscaldatore che mantiene caldi i componenti nelle serate marziane. Anche se Qualcomm Flight non è stato originariamente progettato per i viaggi nello spazio, le sue potenti caratteristiche per il funzionamento autonomo su cui l’azienda ha creduto fortemente, rappresentano un ottimo punto di partenza per affrontare queste sfide.
Oltre alla funzionalità autonoma flessibile, le radiazioni marziane e le condizioni atmosferiche sono stati fattori determinanti nel portare JPL a scegliere la giusta piattaforma robotica. Temperature estreme e cicli di temperatura possono usurare le parti molto rapidamente. Inoltre, alcune forme di radiazioni spaziali danneggiano gradualmente o bruscamente il silicio. Attraverso una serie di analisi, il JPL è stato in grado di determinare che alcune proprietà della tecnologia Qualcomm Flight ridurrebbero il rischio di guasti e rispondendo alle esigenze per il primo volo su un altro pianeta.
Qualcomm Flight è stato originariamente sviluppato pensando al volo autonomo. La piattaforma si concentra sui vantaggi tecnologici tipicamente rivolti alla tecnologia dei droni di consumo, come il video 4K ultra-HD, l’elaborazione mobile eterogenea, la navigazione tramite odometria inerziale visiva e l’assistenza al volo, il tutto in un pacchetto estremamente piccolo e resistente. Queste sono tutte caratteristiche che sono state pensate quando il JPL ha considerato i vincoli del funzionamento a distanza di un elicottero su Marte, e i complessi algoritmi che l’elicottero avrebbe dovuto calcolare. Il volo autonomo da parte di un elicottero su Marte è fondamentale per navigare in aree a cui il Rover non può accedere facilmente e aprire nuove possibilità di esplorazione, ottenendo immagini ad alta risoluzione coprendo una porzione di terreno più ambia anche a grande velocità.
Un fattore importante che ha aiutato Qualcomm ad avere un vantaggio nella collaborazione con JPL è stata la metodologia di test già estesa per la tecnologia commerciale. Per questo l’azienda ha semplificato il processo di integrazione di Qualcomm Flight nel progetto di JPL, a riprova del fatto che le soluzioni altamente integrate e i rigorosi test consentono alle soluzioni di Qualcomm Technologies di adattarsi facilmente alle esigenze di altri segmenti industriali. Qualcomm Flight non solo ha superato con successo i rigorosi test hardware nei nostri laboratori, ma ha anche superato quelli di simulazione per Marte da parte di JPL.
Questo progetto ha anche dato a Qualcomm l’opportunità unica di testare la piattaforma per le condizioni estreme a cui Ingenuity sarebbe stata esposta. I test hanno anche portato a preziosi insegnamenti che possono essere applicati alle future missioni. Per esempio, Qualcomm è stata in grado di quantificare per JPL come le parti si siano degradate dopo l’esposizione alle radiazioni, permettendo loro di moderare il rischio. Questo può consentire al JPL di decidere se far partire o meno le missioni future.
Oltre a permettere il funzionamento autonomo di Ingenuity, Qualcomm Flight è utilizzato anche nel sistema di comunicazione del Mars Rover. Le capacità di calcolo di Qualcomm Flight sul Rover elaborano infatti le foto scattate dall’elicottero. Questo permette a Ingenuity e al Rover di lavorare in tandem per raccogliere e preparare le migliori foto possibili che saranno inviate al team JPL sulla Terra.