Garmin su Marte

Ingenuity, il drone-elicottero della NASA, ha effettuato il primo volo controllato dalla Terra su Marte. Il sensore ottico per la misurazione della distanza Garmin LIDAR-Litev3 ha giocato un ruolo importante fornendo informazioni sull’altezza di volo.

Con l’elicottero Ingenuity, la NASA ha effettuato il primo volo controllato dalla Terra su un altro pianeta – e tutto questo anche grazie alla tecnologia Garmin. Ingenuity è atterrato  il 18 Febbraio scorso su Jezero, un cratere della superfice di Marte del diametro di 45 chilometri, identificato dalla NASA come landing site per il Rover Perseverance nella missione Mars 2020. Una volta toccato il suolo, l’elicottero ha cominciato una serie di procedure che hanno permesso, in serie, di staccarsi in sicurezza dal rover, schierarsi con le sue 4 zampe sulla superfice di Marte, caricare le batterie grazie all’energia solare, confermare le comunicazioni con gli operatori di volo sulla terra, preparare le pale dei rotori e, infine, decollare in autonomia per il primo volo.  

Quanto è coinvolta Garmin in questa impresa? Molto. La nostra tecnologia, LIDAR-Lite v3, ha misurato con precisione la distanza dall’elicottero dal suolo. L’obiettivo del primo volo di Ingenuity è stato raggiungere i 5 metri dalla superficie del pianeta per almeno 90 secondi. Giusto per darvi un’idea, l’atmosfera su Marte è molto rarefatta e la pressione è meno dell’1% rispetto a quella terrestre. I Fratelli Wright nel loro primo, pionieristico, volo sulla terra, rimasero sospesi per soli 12 secondi.

Ingenuity ha un peso “terrestre” di circa 1.8 Kg, mentre su Marte il peso equivale a circa mezzo chilo. I suoi rotori hanno circa 1 metro di diametro e la compattezza e leggerezza di LIDAR-Lite v3 lo hanno reso perfetto per questa speciale applicazione.

Bob Lewis, Design Engineer di Garmin, che ha contribuito a sviluppare questa tecnologia, ci spiega i vantaggi della scelta di LIDAR-Lite in una missione cosi importante.

Cosa è LIDAR-Lite e con quali principi funziona?

Il modulo LIDAR-Lite, in questo caso, dovrebbe essere identificato come un altimetro. Sostanzialmente è concepito per misurare la distanza tra l’elicottero e la superficie dal quale è decollato, e per fare questo utilizza degli impulsi di luce ad infrarossi proiettati verso il basso. Quando l’impulso viene restituito dalla superfice, viene misurato il tempo che è intercorso da quando è stato lanciato fino alla sua ricezione: un concetto in realtà molto semplice nella teoria.

Il modulo è stato scelto perchè garantisce un’incredibile leggerezza a un elicottero che, per via della bassissima densità dell’atmosfera dove opera, non puo’ risultare troppo pesante.

Dove viene applicata la tecnologia LIDAR-Lite sulla Terra?

Viene utilizzata per misurare la distanza in modo molto preciso in vari ambiti, solitamente fino a 40 metri. Garantisce una precisione entro 2,50 cm, per questo è una tecnologia applicata a vari utilizzi. Per esempio è un componente che troviamo all’interno di molti droni: permette di conoscere l’altitudine alla quale stanno volando. Oppure, parlando di attività in cui la precisione della misurazione risulta fondamentale, durante le ispezioni dei geometri. Una delle caratteristiche di questo sistema ottico è che ha un raggio molto ben focalizzato, che non rischia di aprirsi: si può scansionare una stanza in modo molto preciso.

Le applicazioni che più richiedono una cosi accurata misurazione e una velocità di acquisizione e campionamento alta, sono sicuramente quelle inserite nei dispositivi dedicati alla navigazione.

Se non si dispone di una frequenza di campionamento alta, non sarà possible avere dati attendibili  se si sta mantenendo una velocità di spostamento elevata: LIDAR-Lite consente un campionamento oltre i 500Hz, ossia 500 cicli al secondo!

Quali altri prodotti Garmin utilizzano la tecnologia LIDAR-Lite?

Viene utilizzata su diverse linee di prodotto Garmin. Nel caso specifico della missione su Mars2020, NASA lo ha utilizzato principalmente per conoscere la distanza tra l’elicottero Ingenuity dalla superficie; ma se combiniamo il calcolo della distanza ad un sistema di ripresa, allora le potenzialità si ampliano parecchio. Abbiamo un telemetro per l’utilizzo su campi da golf, l’ Approach Z82 che sfrutta questa tecnologia per assistere il golfista durante il gioco: fornisce distanza dal green o da altri elementi semplicemente puntandoli. Abbiamo dei prodotti applicati al tiro con l’arco, che misurano la distanza dal bersaglio. Non solo. In base a questa distanza, I dispositivi sono in grado di dirci dove finirà la nostra freccia, Se ti trovi a 45 metri dal bersaglio, la freccia avrà un naturale cambio di traiettoria dovuta alla forza di gravità. Lidar Lite è in grado di fonire informazioni utili per compensare la perdita di traiettoria della freccia e indicare il punto corretto da mirare.