Negli ultimi anni, l’esplorazione di Marte ha visto un’evoluzione significativa grazie all’introduzione di droni a pilotaggio remoto. Questi velivoli, in particolare quelli ad ala fissa, promettono di ampliare le capacità esplorative sul Pianeta Rosso. La ricerca condotta da esperti del Politecnico di Milano si propone di ottimizzare questi droni per affrontare le sfide uniche dell’atmosfera marziana.
Seguici su Google News
Ricevi i nostri aggiornamenti direttamente nel tuo feed di
notizie personalizzato
Seguici ora
Le sfide del volo in atmosfera marziana
L’atmosfera su Marte presenta condizioni drasticamente diverse rispetto a quella terrestre. Con una densità circa 100 volte inferiore, i droni devono operare in un ambiente dove la viscosità gioca un ruolo predominante rispetto all’inerzia. Questo porta a fenomeni complessi come la separazione del flusso laminare e la formazione delle Laminar Separation Bubble , che possono compromettere l’efficienza del volo.
Inoltre, il basso valore della velocità del suono su Marte implica che i flussi d’aria diventano compressibili anche a velocità moderate. Questa caratteristica influisce negativamente sull’aerodinamica dei veicoli e rende necessaria una progettazione attenta delle ali e della loro geometria generale. Gli ingegneri devono quindi considerare variabili specifiche per garantire che i droni possano volare efficacemente nelle condizioni estreme dell’atmosfera marziana.
Leggi anche:
L’ottimizzazione secondo il Politecnico di Milano
Un’importante ricerca condotta da Francesco Corcione, Giuseppe Quaranta e Pierangelo Masarati presso il Dipartimento di Scienze e Tecnologie Aerospaziali del Politecnico di Milano ha cercato soluzioni innovative per affrontare queste problematiche. Pubblicata nel 2025 sulla rivista Aerospace Science and Technology, lo studio propone un processo avanzato per ottimizzare aerodinamicamente i droni ad ala fissa destinati al volo livellato a bassa quota su Marte.
Il team ha utilizzato diverse tecniche sofisticate nel loro approccio progettuale. Tra queste spicca il Free-Form Deformation , impiegato per modellare con precisione i profili alari dei velivoli. Hanno sviluppato anche modelli parametrici della geometria delle ali e utilizzato algoritmi genetici supportati da Design of Experiments e response surface modeling per identificare le configurazioni più efficienti.
Per calcolare la resistenza da attrito è stato impiegato il software XFoil mentre AVL è stato utilizzato per analizzare la resistenza indotta. Inoltre, una rete neurale addestrata con dati aerodinamici ha accelerato le valutazioni preliminari sulle prestazioni dei diversi design proposti.
Le configurazioni ottenute sono state validate attraverso OpenVSP, uno strumento open-source dedicato alla modellazione parametrica aerodinamica calibrata con simulazioni CFD ad alta fedeltà.
Risultati e prospettive future
I risultati ottenuti dall’ottimizzazione hanno portato all’identificazione di due configurazioni alari ottimali capaci non solo di massimizzare l’efficienza aerodinamica ma anche rispettando limiti critici relativi alla massa e alla stabilità longitudinale durante il volo su Marte. Le soluzioni emerse evidenziano caratteristiche specifiche come profili affilati al bordo d’attacco, bassa curvatura ed uno spessore ridotto delle ali; tutte scelte strategiche mirate a minimizzare la separazione del flusso in regime a basso numero Reynolds.
Queste scoperte sottolineano quanto sia cruciale adottare strategie progettuali specifiche quando si tratta della realizzazione dei droni destinati all’esplorazione marziana; tali strategie differiscono notevolmente dalle configurazioni tradizionali usate nei veicoli terrestri.
Un panorama internazionale nella ricerca sui droni marziani
La ricerca condotta dal Politecnico si inserisce in un contesto globale più ampio che coinvolge istituti prestigiosi come NASA Ames Research Center e JAXA giapponese tra gli altri. Ad esempio, studi recenti hanno esaminato profili alari progettati appositamente per operare efficacemente nell’atmosfera rarefatta marziana attraverso test pratici effettuati in ambienti controllati simili alle condizioni presenti sul Pianeta Rosso.
Università cinesi stanno anch’esse contribuendo allo sviluppo tecnologico tramite reti neurali ed altre tecniche innovative mirate all’ottimizzazione dei profili alari destinati ai voli extraterrestri.