ingegneria

Ingegno e Perseveranza, i due pilastri del primo volo a motore marziano

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Alle 11:00 AM orario della costa del Pacifico della giornata di ieri, una fila di computer a Cape Canaveral ha riportato sugli schermi una coppia di problematiche, la prima delle quali ragionevolmente attesa, la seconda, un po’ meno. Era successo, infatti, che non solo il sistema di antenne facente parte del programma per la ricerca elettromagnetica nello spazio profondo Deep Space Network, situate a Barstow, in California, aveva generato la ben nota e non priva di precedenti interferenza con le comunicazioni da terra. Ma cosa ben più grave, allo stesso tempo, i sensori a bordo del razzo avevano riportato un gradiente di temperatura superiore alle aspettative nel circuito a gas freon di raffreddamento dei motori, nel preciso momento del passaggio verso il lato in ombra del nostro pianeta, causando l’attivazione automatica della modalità sicura. Episodio che ha subito fatto scattare l’allarme nel centro di controllo missione, dato l’investimento approssimativo di 2,1 miliardi di dollari da parte del governo degli Stati Uniti allo scopo di lanciare, ancora una volta, il grosso razzo Atlas V 541 verso il Pianeta Rosso che tanto ci assomiglia, per massa, composizione e possibile storia della geologia e del clima; con il carico prezioso, niente meno, di Perseverance, quinto rover americano e secondo dalle dimensioni simili a quelle di grosso autoveicolo dopo Curiosity, capace di trasportare assieme al solito armamentario di strumenti scientifici, anche un piccolo ed innovativo amico di nome Ingenuity, capace di compiere l’eccezionale impresa…
In origine, se guardiamo indietro, erano stati sempre due: i moduli dell’Apollo, la coppia di astronauti scesi sulla Luna, i compartimenti della Stazione Spaziale Internazionale. Nonché i partecipanti ai pregressi videogiochi sparatutto, l’uno incaricato di guidare un elicottero, l’altro, il carro armato. Permane, a seguito di tutto questo, un importante senso di realizzazione per l’intero mondo degli appassionati di spazio e tecnologia al pensiero che il 18 febbraio 2021, data dell’arrivo previsto da parte della missione presso il suo distante obiettivo, qualcosa di costruito dagli operosi umani verrà fatto ruotare mediante bulloni esplosivi sotto il rover, sganciato sulle lunghe zampe ammortizzate e chiamato a sollevarsi artificialmente dal terreno dopo l’allontanamento del veicolo a distanza di sicurezza, conducendo il primo volo della lunga serie (si spera) che lo porterà gradualmente fino all’altezza stimata di 10-20 metri, ottenendo fotografie accurate dell’intera zona del cratere Jezero, l’area in cui la sua “nave madre” veicolare è stata inviata al fine di trovare possibili segni residui, o persino fossili, di antiche forme di vita. Concedendo quindi per la prima volta l’opportunità di progettare dall’alto il tragitto maggiormente valido a massimizzare il ritorno scientifico della missione, incaricata tra le altre cose di raccogliere, preparando ad un recupero futuro, letterali campioni rocciosi del suolo marziano. Detto ciò resta palese come il concetto di Ingenuity, nella maniera in cui è stato progettato dalla direttrice del progetto ed ingegnere MiMi Aung presso il Jet Propulsion Laboratory di Pasadena, non abbia tanto una finalità diretta di ricerca scientifica, quanto l’obiettivo finalizzato a dimostrare che non soltanto il volo atmosferico marziano è possibile bensì perfettamente a portata del livello tecnologico da noi raggiunto. Mediante l’implementazione, sufficientemente attenta, di una serie di avveniristici accorgimenti…

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L’ancora fuori controllo, pericolo sommerso in alto mare

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Se il dispositivo di arresto impiegato all’interno di un grande vascello può corrispondere, in chiave d’interpretazione anatomica, a un importante arto del corpo umano, come un braccio o una gamba, è naturale pensare ad esso come l’amico affidabile che non tradisce, lo strumento valido a risolvere il problema di arrestare, e mettere al sicuro lo scafo della propria navigazione in temporaneo stato d’arresto. Persino la tecnologia costruita rispettando un codice deontologico che tende all’eccellenza, tuttavia, incamera inerentemente il seme del disastro che incombe sulla progressione delle circostanze, in modo particolare quando in essa è insita la problematica gestione di forze, pesi e misure sulla scala di decine, quando non addirittura centinaia di tonnellate. Esistono così gli spasmi muscolari, gli improvvisi sussulti ovvero le visioni mistiche che cambiano le carte in tavola, trasformando certezze della mente in attimi di crisi la cui ultima risoluzione, nella maggior parte dei casi, può apparire drammaticamente deleteria: osserva, assieme ad altri due milioni e mezzo di persone. La scena è di quelle che hanno circolato su Internet per lungo tempo, grazie alla natura chiaramente impressionante delle immagini. Eppur nessuno, sfortunatamente, sembra riconoscerne la provenienza; il che può essere di certo motivato dalla gravità del rischio corso, assieme al danno monetario di una tale contingenza, difficilmente definibile come l’ora migliore dei coinvolti marinai. Un argano di orientamento orizzontale, del tipo usato in genere sul ponte delle grandi navi da trasporto, campeggia al centro dell’inquadratura in corso d’opera, mentre la pesante catena che vi gira attorno lentamente avanza, producendo conseguentemente un familiare suono. Il rombo sferragliante, e reiterato, che ad un tratto sembra crescere di frequenza mentre ogni cosa accelera, nella ragionevole realizzazione di un girone dell’inferno, trasportato innanzi agli occhi spalancati dell’osservatore. Poiché l’enorme catena, continuando a srotolarsi, genera un attrito impressionante, che ben presto da l’origine a copiose quantità di fumo, scintille e infine fuoco vivo, benché non trovi fortunatamente alcunché di combustibile nei suoi nautici dintorni in puro acciaio. Pericolo. Terrore. Perplessità: che cosa abbiamo visto succedere, esattamente? Come mai il marinaio incaricato di maneggiare il meccanismo, all’evidente degenerazione degli eventi, non si è allontanato quanto prima ad una ragionevole distanza di sicurezza? Come spesso avviene in tali casi digitalizzati, il diavolo si annida nei dettagli e quello che traspare agli angoli della saliente inquadratura. Poiché al diradarsi della cortina fumogena, tutto ciò che resta è quell’acuta consapevolezza del danno subìto, nel momento in cui l’ultimo tratto di catena (in inglese chiamato “the bitter end“) si è schiavardato dal bullone di arresto, andando dietro all’uncinato orpello sito al termine di tale lunga linea. Per un danno misurabile, nella maggior parte dei casi, attorno al milione di dollari e fino al doppio di una tale significativa cifra…

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L’aereo in volo sulle ali ioniche del cambiamento

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Chi tocca muore non è un grandissimo problema, se si sta parlando di un cavo dell’alta tensione. Dopotutto questo non si muove ed anche se potesse farlo, chi mai potrebbe anche soltanto pensare di salire fin lassù. Diverso è il caso di una grossa libellula, che per un motivo o l’altro dovesse tentare di dirigersi verso la vostra posizione. Verso l’ottenimento di un traguardo irrinunciabile, nella storia presente e futura di un intera branca dei trasporti che sconfiggono (per qualche attimo) la gravità. Io credo che se dovessi chiedervi il peso di 600 watt erogati a un potenziale elettrico di 40.000 volt, difficilmente rispondereste, non importa quanto aperta sia la vostra mente, 2,5 Kg. Di batterie, cavi, anodo, catodo e un gran paio d’ali, largo all’incirca 5 metri, assemblate come presupposto di partenza ad uno degli esperimenti assai probabilmente più importanti condotti presso le speculative sale del MIT, l’iconica università privata (come tutte quelle che contano, da quelle parti) tra i palazzi e verdi giardini di Cambridge, Massachusetts, U.S.A. E tutto questo grazie al sogno e alla visione del Prof. di aeronautica Steven Barrett, che nei termini da lui stessi utilizzati si era prefigurato di creare un velivolo capace di spostarsi sfruttando la stessa: “Energia bluastra che si vedeva fuoriuscire dai reattori di Star Trek” piuttosto che i soliti, noiosi, motori a turbina, elica o jet. Il che l’avrebbe portato, attraverso una serie di complesse circostanze non del tutto chiare, a progettare a condurre fino al decollo nel recente 2018 il suo “Versione 2” l’aereo che può funzionare senza nessun tipo di parte mobile, per lo meno che possa risultare visibile dal comune occhio umano. In una scena svoltasi all’interno della palestra del campus dunque, di fronte a telecamere, colleghi e semplici curiosi al termine degli allenamenti, l’oggetto non del tutto identificato si è staccato dalla rampa di partenza, giungendo a percorrere un tragitto di 60 metri che potrebbe anche non sembrare molto, finché non si considera l’enorme potenziale della tecnologia di base: il motore ionico, una nostra vecchia conoscenza. La cui nascita risale, in forma teorica, nel 1911 grazie a un documento pubblico dello scienziato missilistico russo Konstantin Tsiolkovsky poi ulteriormente chiarito dagli appunti dell’ingegnere americano Robert H. Goddard, fino alle prime prove sperimentali del 1916-17. Ma il primo vero propulsore basato sulla fisica dell’energia elettrica nasce soltanto nel 1959, per l’opera di Harold R. Kaufman, riuscendo a raggiungere l’orbita terrestre a bordo del veicolo di prova SERT 1. Una stretta associazione col programma spaziale, questa, che trova ampia giustificazione in quelli che risultano essere i punti forti e deboli di tale specifica soluzione veicolare. Di un impianto inerentemente incapace, per sua stessa natura, di vincere l’attrazione della Terra in condizioni meno che ottimali, data la quantità di cavalli inerentemente limitata ma dotata di un’efficienza molte volte superiore a quella di qualsiasi alternativa basata sulla combustione chimica, riuscendo ad erogare, in un periodo di svariate ore o giorni, una potenza complessiva molto superiore a parità d’impiego di carburante. Il che per lungo tempo ha costituito un ostacolo insuperabile all’effettivo impiego nel volo atmosferico terrestre, almeno finché il team di Barrett non ha dimostrato come fosse possibile ridurre il peso, ed aumentare la potenza, fino al punto di poter contare in linea preventiva su una nuova intera branca dei sistemi di trasporto disponibili al potenziale inizio di una nuova Era. Niente di troppo diverso, fondamentalmente, da ciò che fecero i fratelli diventati celebri librandosi sulla collina di Kitty Hawk…

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Il perfetto veicolo polare non esiste. Ma la Kharkovchanka…

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Ci sono due modi possibili per “fare il giro del mondo” in appena 15 minuti: il primo prevede una qualche nuovo tipo di Stazione Spaziale Internazionale inserita in un’orbita tre volte più veloce di quella corrente. Il secondo, il contesto adatto ed una certa flessibilità nell’attribuire i meriti, come generalmente tendono a fare coloro che hanno già compiuto, negli ultimi 15 minuti precedenti, un’impresa che fosse assolutamente degna di questo nome. Vedi gli scienziati, autisti e tecnici russi, che il 26 dicembre del 1959 giunsero a trovarsi per una missione di studio sismico presso uno dei due soli luoghi al mondo in cui ciò fosse, allo stato corrente delle cose tecnologiche, mettere su carta l’effettiva realizzabilità del gesto. E tra le alternative a disposizione, senza dubbio la meno accessibile, ovvero il Polo agli antipodi dell’Artide, letterale luogo maggiormente a meridione dell’intero pianeta. Come testimoni, gli americani della stazione di ricerca Amundsen, stabilitosi da queste parti ormai tre anni prima e che furono ben lieti, nonostante fosse l’epoca della più fredda tra le guerre, di sollevare assieme a loro le bandiere, celebrando un’unità impossibile tra i due paesi contrapposti e distribuirono scherzosi certificati commemorativi. Dopo 18 giorni di un estenuante viaggio, a bordo di quel cubico veicolo dai cingoli possenti che, a suo modo, era riuscito a entrare nella storia: Харьковчанка ovvero “La signora di Kharkov”, città d’Ucraina ove trovava la sua sede la fabbrica di veicoli governativa V.A. Malysheva, già coinvolta nel 1957 al fine di abilitare, ovvero rendere possibile, il raggiungimento dell’ultimo traguardo in materia di mobilità veicolare. E farlo non grazie a sistemi di trasporto alternativi o avveniristici, bensì la più letterale applicazione del concetto, già percorso quasi 30 anni prima, della landship o nave di terra, un letterale appartamento su ruote, dotato di riscaldamento e motore possente, gli spazi per l’intero team ed ogni ragionevole comfort. Quando i sovietici erano stati coinvolti, alla metà del decennio, nella spartizione tra potenze del nuovissimo e più gelido tra i continenti, a loro era infatti toccata una zona non particolarmente vicina al centro esatto di tale calotta ghiacciata, situata nella parte orientale del suo estendersi inesplorato. Scaricando quindi una ragionevole commistione di trattori civili ChTZ e veicoli per il trasporto dell’artiglieria AT-T, alcuni dei più avanzati mezzi di trasporto glaciali del periodo, essi avevano sperimentato qualche successo nell’addentrarsi verso i loro obiettivi, arrivando fino ai siti in cui sarebbero state costituite le due basi di Mirny e Vostok, dal nome dei velieri della stessa nazionalità che nel XIX secolo avevano navigato, per primi, lungo le coste dell’Antartide in attesa. Ciò detto, tali automezzi presentavano un problema, su tutti: la mancanza di spazio all’interno per equipaggiamenti, materiali ed altri contenuti validi ad agevolare la sopravvivenza umana. Il che richiedeva, necessariamente, l’abbinamento di slitte a rimorchio con il resto del carico, le quali a loro volta non avendo propulsione integrata, tendevano ad impantanarsi e restare bloccate nel ghiaccio, costringendo i membri della spedizione a scendere ed intervenire, in condizioni climatiche occasionalmente inferiori ai -50 gradi Celsius. Un contesto in grado di limitare il loro progresso con la base Vostok, più avanzata delle due, a non meno di 1286 chilometri dal Polo Sud. Almeno fino a che non vennero schierate, tra l’aspettativa e l’entusiasmo generale, una coppia delle imponenti, cubiche Signore da 35 tonnellate…

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