Il primo ritardo di un volo a causa del maltempo su un altro mondo


Tempesta di polvere nel cratere Jezero: Le immagini acquisite il 9 gennaio 2022 dallo strumento Mars Color Imager sul Mars Reconnaissance Orbiter della NASA sono state combinate per creare questa vista che mostra la presenza di una tempesta di polvere regionale che oscura la posizione del rover Perseverance e dell’Ingenuity Mars Helicopter (cerchio bianco).

Il volo 19 per Ingenuity della NASA è previsto non prima di domenica 23 gennaio.


L’atmosfera di Marte è molto meno densa di quella terrestre; tuttavia, il clima di Marte condivide molte somiglianze con la Terra: stagioni, venti mutevoli, nuvole di ghiaccio e tempeste di polvere, tra gli altri. Prevedere gli eventi meteorologici, come sulla Terra, è sempre un’ardua impresa.

Nella preparazione del volo 19, si è scoperto che il meteo inaspettato su Marte può provocare una situazione familiare e sfortunata qui sulla Terra: un volo in ritardo.

Fortunatamente, Ingenuity non trasporta passeggeri e tutti i suoi bagagli sono “a “bordo, quindi la conseguenza è semplicemente aspettare un tempo più clemente.

Con 18 voli completati fino ad oggi, le previsioni meteo sono diventate parte integrante della pianificazione dei voli su Marte. Dal primo volo del 19 aprile 2021, Jezero Crater ha attraversato la primavera e l’estate. Attualmente ci stiamo avvicinando alla fine dell’estate e all’inizio dell’autunno, che inizia il 24 febbraio. Con il cambio di stagione arrivano nuove sfide, tra cui una diminuzione della densità dell’aria che ha richiesto modifiche al suo modo di volare.

Come meteorologi, il lavoro degli specialisti di missione è quello di fornire una valutazione delle condizioni meteorologiche attuali rispetto ai requisiti di volo. Quali sono questi requisiti per un volo accettabile e sicuro?

Le condizioni favorevoli dipendono da due proprietà chiave: la densità dell’aria e la velocità del vento. Anche se su Marte non abbiamo il vantaggio di un gran numero di stazioni meteorologiche o di satelliti meteorologici orbitanti, come avviene sulla Terra, abbiamo un certo numero di strumenti a disposizione per determinare se le condizioni sono accettabili per il volo.

La risorsa di previsione più utile è il Mars Environmental Dynamics Analyzer (MEDA) – una stazione meteorologica operativa a bordo del rover Perseverance.

Usando questa potente suite di strumenti, possiamo calcolare la densità dell’aria e misurare i venti durante il giorno e tracciare i loro cambiamenti con la stagione mentre ci si prepara per i voli futuri. Non manca nemmeno l’assistenza delle risorse orbitali – sia il Mars Color Imager (MARCI) che il Mars Climate Sounder (MCS) a bordo del Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) forniscono aggiornamenti quotidiani sullo stato dell’atmosfera – utili per capire l’attività al di fuori del cratere Jezero che potrebbe avere un impatto sul tempo futuro.

Con il passaggio di Marte all’autunno, ci aspettiamo un aumento della quantità di polvere nell’atmosfera a livello globale; i livelli rimarranno elevati fino all’inverno (questo periodo dell’anno viene definito “stagione polverosa”). La polvere gioca un ruolo importante nel clima di Marte, e la sua caratterizzazione è particolarmente importante per le risorse di superficie a energia solare come Ingenuity. La polvere atmosferica diminuirà la quantità di luce solare che raggiungerà i pannelli solari di Ingenuity, che caricano le batterie necessarie al volo. Inoltre, la polvere nell’atmosfera è riscaldata dalla luce del sole e riscalda l’atmosfera circostante, con conseguente riduzione dell’aria già a bassa densità in cui Ingenuity deve volare.

I membri del team operativo hanno discusso attivamente dell’imminente stagione polverosa e di come rispondere agli effetti di questo ambiente mutevole.

Una forte tempesta di polvere regionale è apparsa il primo giorno del nuovo anno, inglobando il cratere Jezero proprio quando è stato programmato il volo 19. La presenza di questa tempesta è arrivata abbastanza presto – anche prima che la stagione delle polveri inizi tradizionalmente!

Infatti, non abbiamo mai visto una tempesta di questa forza così presto nell’anno marziano. I primi segni dell’avvicinarsi della tempesta di polvere sono stati individuati da Perseverance, che ha osservato un aumento del sollevamento della polvere all’interno del cratere Jezero.

In orbita, MRO ha catturato immagini di questa crescente tempesta di polvere regionale, che ha mostrato segni di espansione dall’emisfero sud verso l’emisfero nord – potenzialmente verso il cratere Jezero. Il team di previsioni meteorologiche ha dovuto prendere una decisione se andare avanti con il volo o no. I dati analizzati da MEDA e dalle risorse orbitali possono avere un ritardo da qualche ora a qualche giorno, e quindi si è dovuto fare una previsione per il volo 19 qualche giorno nel futuro. Era chiaro che c’era una notevole incertezza all’orizzonte. Il team meteo ha raccomandato di ritardare il Volo 19, cosa che alla fine è stata adottata dal team di Ingenuity (Volo 19 originariamente previsto per il 5 gennaio 2022, o sol 313 della missione Perseverance).

La messa a terra di Ingenuity si è rivelata la decisione giusta.

Nei giorni successivi al ritardo del volo, la tempesta di polvere si è spostata sul cratere Jezero, e siamo stati in grado di vedere chiaramente i suoi effetti sia nei dati MEDA che dall’orbita (Figura in alto). La cosa più notevole è stato un forte calo della densità dell’aria – circa il 7% di deviazione al di sotto di quanto osservato prima della tempesta di polvere. Questa diminuzione osservata avrebbe portato la densità al di sotto della soglia inferiore di sicurezza del volo e avrebbe comportato un rischio eccessivo per il veicolo spaziale.

Si è anche osservato l’effetto della polvere nella quantità di luce solare assorbita dall’array solare di Ingenuity, che è scesa ben al di sotto dei normali livelli di “cielo sereno”, un calo di circa il 18%.

La tempesta di polvere si è dissipata e, al momento, sembra che si farà volare Ingenuity non prima di questa domenica, 23 gennaio. La tempesta di polvere e il suo impatto sulla pianificazione è un’importante esperienza di apprendimento per tutta la squadra. Sono attesi eventi futuri più avanti nella stagione polverosa e hanno il potenziale di crescere in tempeste su scala globale come quelle osservate di recente nel 2018, 2007 e 2001.

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