La NASA ci ricasca: armeggia con il futuro del volo su Marte, perché evidentemente far volare un elicottero su un altro pianeta una volta sola non bastava. I ricercatori stanno sviluppando pale per rotori che potrebbero permettere ai futuri elicotteri marziani di volare più in alto, più lontano e in generale di mettersi in mostra più del coraggioso piccolo Ingenuity, che ha fatto la storia come primo velivolo a motore a volare su un altro pianeta. La missione SkyFall, prevista per il lancio nel 2028, invierà su Marte un trio di elicotteri, costruendo su quell'eredità con pale progettate per la fastidiosa atmosfera rarefatta del Pianeta Rosso, caratterizzate da un bordo curvo che ricorda, ma si distingue da, le pale usate sulla Terra. Perché mai rendere le cose facili?

Il vero divertimento inizia con l'anticonvenzionale: pale più sottili e affilate che potrebbero espandere il raggio d'azione di un singolo volo per le missioni successive a SkyFall. Un team del Centro di ricerca Ames della NASA nella Silicon Valley californiana, in collaborazione con l'Imperial College di Londra e l'Università di Nagoya in Giappone, ha testato una nuova sezione trasversale della pala, o profilo alare, battezzata roamx-0201. Usando simulazioni avanzate e algoritmi tarati sulle condizioni marziane, sono approdati a una forma più sottile e asimmetrica che promette di incrementare significativamente le prestazioni aerodinamiche. I test in galleria del vento hanno confermato che il design non solo migliorava le prestazioni, ma si riprendeva meglio in condizioni di volo rischiose. Perché niente dice 'buon design' come sopravvivere all'equivalente aerodinamico di una brutta giornata.

I numeri sono impressionanti: simulazioni ad alta fedeltà hanno mostrato che le pale ridisegnate potrebbero espandere la distanza coperta in un volo ininterrotto dai 0,7 chilometri di Ingenuity fino a ben 18,7 chilometri, trasportando strumenti scientifici. Si tratta di un aumento di circa 26 volte, ovvero all'incirca la distanza dalla sede della NASA a una tazza di caffè decente. I risultati sono stati annunciati in un articolo pubblicato il 22 settembre sulla rivista dell'American Institute of Aeronautics and Astronautics, che presumibilmente è dove gli aerodinamici vanno a vantarsi.

Allora perché queste pale funzionano così bene? In parte perché possono operare più a lungo a velocità più elevate prima di raggiungere la 'divergenza di resistenza', un fenomeno in cui le prestazioni calano improvvisamente quando i rotori si avvicinano alla velocità del suono, che su Marte è inferiore rispetto alla Terra. Pensatela come l'equivalente aerodinamico di prendere una buca in autostrada. Le pale roamx-0201 differiscono anche nel modo in cui sfruttano la turbolenza per creare portanza. Mentre l'aria scorre sopra una pala, si forma una sottile regione chiamata 'strato limite'. Il nuovo profilo alare interrompe intenzionalmente quel flusso sul bordo d'attacco per creare una perturbazione che, controintuitivamente, spinge la pala verso l'alto, aiutando il rotore a sollevarsi più efficacemente rispetto ai progetti precedenti. È come inciampare di proposito per ritrovare l'equilibrio, ma con più scienza.

Un'altra sfida è lo 'stallo', dove le prestazioni calano bruscamente e il volo diventa instabile dopo un cambiamento nell'angolo del flusso d'aria. Le pale di Ingenuity subivano un forte degrado delle prestazioni allo stallo, ma nelle condizioni studiate il design roamx-0201 ha mostrato un comportamento allo stallo significativamente migliorato. Ciò significa che i futuri elicotteri potrebbero operare in sicurezza in un ventaglio più ampio di angoli di volo, sempre un vantaggio quando voli in un'atmosfera densa l'1% di quella terrestre e non c'è assistenza stradale.

Sebbene la tecnologia non sia ancora pronta per Marte, i test stanno aiutando gli ingegneri a comprendere e risolvere le discrepanze tra le previsioni computazionali e le prestazioni reali, un divario che ha umiliato molte simulazioni. La ricerca in corso alla NASA mira a rendere possibili elicotteri marziani più efficienti, in grado di volare più lontano, trasportare più carico utile e sbloccare nuove missioni scientifiche e di scoperta. Perché se dobbiamo esplorare Marte, tanto vale farlo con stile, autonomia e una sana indifferenza per le leggi dell'aerodinamica come le conosciamo.