Un altro passo verso Marte: la NASA monta paracadute e ruote al rover Perseverance

Pronto al lancio nell’estate 2020, il rover arriverà sul pianeta rosso all’inizio del prossimo anno alla ricerca di tracce di vita passata

Il rover Perseverance nei laboratory del Jet Propulsion Laboratory della NASA. (fonte: esa.int)

Marte, il pianeta rosso, è al centro di numerosissime missioni spaziali da decenni e nell’ultimo periodo ha conosciuto un picco di interesse grazie a nuove scoperte e avanzamenti tecnologici, tanto da far sognare la possibilità di mandare esseri umani sulla sua superficie. I numerosi dati raccolti dalla NASA e dalle altre agenzie spaziali indicano che in passato il pianeta era probabilmente molto diverso da come lo conosciamo e che addirittura potrebbe aver ospitato la vita: la missione Mars2020 ha proprio l’obiettivo di indagare su questo fatto e siamo ogni giorno più vicini al completamento dei preparativi in vista del lancio che avverrà quest’estate.

Montate le ruote e il paracadute: a che punto siamo?

La notizia di questi giorni è che il rover Perseverance è quasi completo, avendo finalmente ricevuto le sei ruote con cui si sposterà sul suolo marziano e il paracadute che ne aiuterà l’atterraggio. Ovviamente non si tratta di ruote comuni, ma una versione rivista e migliorata di quelle che il rover Curiosity aveva già usato per la traversata del Mount Sharp, una delle formazioni rocciose del pianeta. Rispetto al modello precedente sono leggermente più larghe in diametro e un po’ più strette in profondità. La struttura è realizzata in alluminio aeronautico e i raggi della ruota sono in titanio. Il miglioramento principale interessa però proprio lo pneumatico, spesso appena 1 millimetro: il pattern dei rilievi sulla gomma è stato modificato da quello a linea spezzata del Curiosity ad un insieme di 48 linee ondulate trasversali alla direzione di rotolamento. L’utilità di questi rilievi, che per il curiosity sporgevano di circa il 3% del diametro della ruota stessa, è quello di aumentare l’aderenza e la resistenza dello pneumatico: i test compiuti sul Mars Yard del Nasa’s Jet propulsion laboratory (JPL, che ha costruito il veicolo e gestisce il progetto) hanno mostrato che il nuovo pattern sopporta meglio la pressione di rocce aguzze, mentre mostra comportamento simile al precedente, se non migliore, su terreno sabbioso. Il paracadute, che ha richiesto svariati giorni per poter essere sistemato nella posizione dove rimarrà per tutto il viaggio, serve a frenare la caduta del rover durante l’atterraggio. Si tratta di un telo di fibre di nylon, Technora e Kevlar che copre una superficie di circa 21.5 m2 che viene compresso in un cilindro di appena 50 cm di diametro. Si dovrà aprire completamente in mezzo secondo quando il rover sarà a 11km dal suolo: è stato progettato per reggere un carico altissimo, dovendo frenare l’oggetto da circa 1.7 Mach a 320 km/h. Un altro componente montato, tra i molti, nel mese di marzo è il meccanismo che ospita le nove differenti punte di trapano necessarie per forare le rocce oltre che per raccogliere e conservare i campioni analizzati, anche in vista di un loro eventuale rientro sulla Terra grazie a missioni future. Due punte servono a “graffiare” la superficie delle rocce per esporre strati che non sono stati modificati dagli agenti atmosferici, una è pensata per i regoliti (rocce e sassi in superficie) e le altre sei per la trivellazione. Il meccanismo chiamato carousel è in grado di cambiare le punte del trapano per consentire le diverse operazioni e di ritrarle quando non necessarie. Il resto della tecnologia per il movimento è frutto dei successi del predecessore Curiosity: molti dei componenti sono, infatti, gli stessi oppure solo leggermente modificati. Anche le dimensioni sono grosso modo le stesse di Curiosity: circa 3m in lunghezza (senza braccio robotico), 2,7m in larghezza e 2,2m in altezza, per un totale di 1025 kg, appena 126kg in più del predecessore. In realtà, il rover era già stato assemblato quasi interamente lo scorso anno, per poter eseguire i dovuti test, ma è stato smontato per essere spedito dai laboratori JPL nel sud della California al Kennedy Space Center di Cape Canaveral, in Florida, da dove avverrà il lancio. Il progetto è quindi ora nelle sue fasi finali di test e assemblaggio, in vista del lancio che si terrà in una finestra di giorni che copre le ultime settimane di luglio e le prime di agosto. Si tratta di richiudere il braccio robotico, le ruote, l’antenna e in generale di compattare la struttura nella configurazione che avrà quando sarà a bordo di un razzo Atlas V. Ma qual è l’obiettivo di tutta questa tecnologia spedita su un altro pianeta?

Le ruote del rover sono ora protette da un telo appositamente progettato, che sarà rimosso solo al momento di portare il veicolo a bordo del razzo Atlas V. (fonte: jpl.nasa.gov)

Ricerca, risparmio e riutilizzo

Come spesso accade nell’esplorazione spaziale, il progetto Mars2020 è parte di una serie di missioni consecutive e interconnese, in questo caso il NASA’s Mars Exploration Program, uno sforzo sul lungo periodo dell’agenzia spaziale americana di esplorazione robotica del pianeta rosso. In particolare, la missione Mars Perseverance è alla ricerca di tracce di vita passata: non solo si cercano prove dell’effettiva presenza di condizioni compatibili con la vita, ma anche tracce vere e proprie della presenza di una passata vita di microorganismi. In pratica il rover si sposterà sul suolo marziano per almeno il tempo di un’intera rivoluzione del pianeta attorno al sole (un anno marziano sono, circa, due anni terrestri), fermandosi e trapanare i campioni di roccia più promettenti, i quali saranno anche raccolti e conservati. Ovviamente, si dice “almeno” perché come ogni missione nello spazio la speranza è quella di farle durare più a lungo possibile. In primo luogo perché non compiano lanci tutti i giorni e perché raggiungere la destinazione già di per sé richiede tempo: l’atterraggio di Perseverance è previsto per il 21 febbraio 2021. Qualsiasi problema riscontrato nel periodo di viaggio o in quello di operatività può costare molti soldi, mentre riuscire a usare i veicoli lanciati oltre il tempo stimato si tramuta in un enorme risparmio di soldi su missioni future. Inoltre, un periodo operativo più lungo significa anche una maggior quantità di dati, che sommati insieme permettono migliori stime e modelli più accurati di fenomeni ed eventi cui non possiamo assistere direttamente. E’ il caso ad esempio dei telescopi e delle sonde spaziali, di cui l’esempio più eclatante sono le sonde Voyager I e II, lanciate nel 1977 ed ancora operative e in viaggio verso i confini del sistema solare. Questi due motivi, inoltre, sono anche il motivo per cui si cerca di lanciare missioni con più di obiettivo in contemporanea. In questo caso, al rover sono accoppiati degli esperimenti per tecnologie che potrebbero trovare applicazione in future visite dell’essere umano su Marte. Tra queste un meccanismo per la produzione di ossigeno dalla rarefatta atmosfera marziana, la ricerca di altre fonti sfruttabili per la sussistenza umana (come riserve d’acqua sotterranee), lo studio di nuovi sistemi di atterraggio e la raccolta di dati sul clima, sulla polvere e su altre condizioni ambientali che potrebbero essere di una qualche rilevanza per la programmazione di una missione umana. Diamo allora un’occhiata alla strumentazione a bordo.

Rappresentazione in computer grafica del momento dell’atterraggio del rover su Marte. Questo tipo di immagini è importante sia per la presentazione del progetto al pubblico, sia per la visualizzazione delle operazioni da compiere. (fonte: nasa.gov)

Un solo lancio, tante missioni

Gli strumenti necessari a condurre tutti questi esperimenti in una sola volta sono principalmente sette. La Mastcam Z è una telecamera dotata di sistema panoramico e stereoscopico, oltre che di zoom, il cui scopo è facilitare gli spostamenti del rover  e studiare la mineralogia del pianeta. La SuperCam è un’altra camera con la capacità di fornire immagini e analisi di composizioni chimiche e mineralogiche. PIXL (Planetary Instrument for X-ray Lithochemistry) è uno spettrometro a fluorescenza a raggi X e una camera ad alta risoluzione che consentirà l’analisi della composizione chimica del suolo su una scala molto precisa. SHERLOC (Scanning Habitable Envirnoments with Raman & Luminescence for Organics and Chemicals) è il primo spettrometro di Raman a visitare Marte e sfrutta una tecnologia a raggi ultravioletti (UV) per mappare la mineralogia  e i composti organici, oltre a essere provvisto di una camera a colori per fotografare il suolo. MOXIE (Mars Oxygen In-situ Resource Utilisation Experiment) è l’esperimento dedicato all’estrazione di ossigeno dall’anidride carbonica in atmosfera: se avesse successo permetterebbe a futuri astronauti di ottenere il comburente necessario alla combustione del propellente di un razzo per fare ritorno sul nostro pianeta. MEDA (Mars Environmental Dynamics Analyzer) è un insieme di sensori per la raccolta di dati su temperatura, direzione e velocità del vento, pressione atmosferica, umidità relativa e dimensione e forma dei granelli di sabbia. Infine, RIMFAX (Radar Imager for Mars’ Subsurface Experiment) è un radar che opera sottoterra e che sarà in grado di mappare nell’ordine dei centimetri la struttura geologica degli strati sotto la superficie. Ci sono poi altre tecnologie “secondarie” come il Terrain Relative Navigation, un sistema di pilota automatico di cui viene testata la capacità di reazione per evitare pericoli che comprometterebbero l’integrità del veicolo, e MEDLI2 (Mars Entry, Descent and Landing Instrumentation 2), un insieme di sensori per raccogliere dati nella fase di atterraggio. Ogni nuovo test, infatti, permette di mettere a frutto anni di lavoro e di affinare le tecnologie che accompagneranno le missioni future. Il tutto è alimentato da un dispositivo fornito dal Dipartimento Americano per l’energia chiamato MMRTG (Multi-Mission Radioisotope Thermoelectric Generator), che genera elettricità sfruttando il calore liberato dal decadimento naturale del plutonio-238. Piccola curiosità: sul rover è presente una targa di alluminio su cui sono fissati tre chip. Sulla targa è stata incisa al laser la figura della Terra e di Marte unite dalla stella che le illumina entrambe, il sole, in onore anche di altri casi simili come quello della sonda Pioneer o dei dischi d’oro sulle sonde Vopyager. Vi sono inoltre fissati tre chip di silicio su cui sono presenti i nomi di 10.392.295 persone che hanno partecipato all’iniziativa Send your name to Mars, ovvero proprio la possibilità di far andare un oggetto con il proprio nome sul pianeta rosso, oltre che i 155 testi e nomi dei finalisti del progetto Name the rover: il nome Perseverance è frutto, infatti, di un concorso scolastico.

La targa montata sul rover, che sarà sempre visibile alle telecamere di bordo.

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