Otto anni dopo Curiosity e due dopo InSight, la NASA si prepara a lanciare una nuova missione verso il Pianeta Rosso: il rover Perseverance. Il veicolo si trova attualmente a Cape Canaveral, dove i tecnici stanno ultimando l’integrazione con il razzo Atlas V che lo porterà sulla traiettoria interplanetaria.
Attualmente il lancio è previsto per il 30 Luglio, il che darebbe alla NASA altre due settimane di backup prima della chiusura della finestra utile per Marte. Indipendentemente dalla data di lancio, il rover poserà le sue ruote sul Pianeta Rosso il 18 Febbraio prossimo. Sarà accompagnato anche da un passeggero speciale: il primo elicottero marziano Ingenuity. 

C’è stata vita su Marte?

Curiosity è una missione geologica, dedicata allo studio delle rocce marziane, della loro origine e composizione chimico-mineralogica. Perseverance concentrerà le proprie attenzioni sulla ricerca delle cosiddette biosignatures o tracce biologiche, cioè evidenze della presenza di vita.

Che Marte ospitasse – miliardi di anni fa – oceani di acqua liquida, è ormai una certezza, ma che questi fossero abitati da forme di vita più o meno evolute è ancora un mistero.
Perseverance, con il suo set di strumenti, è a tutti gli effetti un laboratorio semovente di astrobiologia, che tenterà di rispondere alla domanda “è mai esistita la vita su Marte?”.

Il sito di arrivo su Marte

Con una domanda così ardua ed importante a cui rispondere, è chiaro che la scelta del sito di atterraggio rappresenti un punto cardine per la buona riuscita della missione. Il cratere Jezero, nella Isidis Planitia, ha avuto la meglio sulle oltre sessanta proposte della fase di analisi preliminare. Perché?

Importanti indizi sono racchiusi nella fotografia qui sopra. Se si cercano tracce di vita su Marte, la prima regola è andare dove una volta era presente acqua liquida.
Jezero è uno dei più grandi ed antichi crateri da impatti della superficie marziana, il che implica che Perseverance avrà accesso ad alcune delle rocce più antiche dell’intero Sistema Solare (datate oltre tre miliardi e mezzo di anni fa). Queste, tra le altre cose, potranno dirci come il pianeta è evoluto in seguito agli impatti meteoritici.

Inoltre, come testimonia l’immagine, la porzione ovest del cratere è un delta fluviale in tutto e per tutto simile a quelli riscontrabili sul nostro pianeta. Nei delta si depositano rocce, sedimenti ed eventualmente carbonio organico, di cui Perseverance andrà a caccia, essendo uno dei segni della presenza di vita. Se davvero la vita su Marte è esistita, è estremamente probabile che quel delta fluviale la ospitasse e che questa abbia lasciato tracce da noi riscontrabili, magari molto simili alle stromatoliti terrestri.

Non tutto, però, è prevedibile. Perseverance è progettato per cercare, su Marte, le stesse tracce biologiche che abbiamo riscontrato qui sulla Terra. Nulla però impedisce che lì la vita, se mai si sia sviluppata, lo abbia fatta in maniera totalmente diversa e di conseguenza lasciando tracce che non siamo in grado di riconoscere ed interpretare.

Un laboratorio di astrobiologia

Perseverance è progettato per una vita operativa di un anno marziano e mezzo, equivalente a tre anni terrestri. E’ però assai probabile – ed auspicabile – che la vita effettiva superi quanto previsto. Basti pensare che Curiosity, che si trova su Marte dall’Agosto 2012, si prevedeva operasse per solo due anni terrestri.

Proprio da Curiosity hanno preso spunto gli ingegneri per progettare il nuovo rover. Innanzitutto lo hanno appesantito di circa il 20%: Perseverance pesa infatti 1050 kg contro gli 890 kg del predecessore, il che significa più strumentazione.
Naturalmente, i tecnici hanno sfruttato l’esperienza acquisita con Curiosity per migliorare alcuni aspetti, primo fra tutti le ruote. Le ruote di Perseverance sono più strette e più alte, ma l’aspetto più importante riguarda il battistrada. Il pattern a zig zag adottato per Curiosity si è rivelato con il tempo causa di cedimenti e rotture. Per Perseverance si è optato per un disegno più ondulato.

L’architettura a sei ruote è stata mantenuta, in quanto largamente collaudata come la migliore per superare le asperità del terreno marziano. A differenza di Curiosity, il nuovo rover ha la possibilità di posizionare le ruote anteriori e posteriori di modo da ruotare su se stesso di 360°.

Anche l’autopilota, già presente su Curiosity risulta più evoluto ed autonomo, riducendo così il carico di lavoro richiesto agli operatori di Terra. Diretta conseguenza di ciò è l’aumento della velocità massima: Perseverance sarà in grado di muoversi di ben 150 metri l’ora in assenza di ostacoli (4 centimetri al secondo), contro i 90 metri/ora di Curiosity.

Gli occhi di Perseverance

Gli occhi di Perseverance sono sostanzialmente due:

• la MastCam-Z rappresenta il vero e proprio organo visivo di Perseverance. E’ in grado di zoomare e di fornire viste tridimensionali, è montata sulla testa del rover.
• la SuperCam è costituita da uno spettrometro, un laser ed una camera. E’ studiata per analizzare la composizione chimico-mineralogica dei campioni alla ricerca di tracce organiche. Il laser permette di vaporizzare campioni di roccia altrimenti irraggiungibili dal braccio robotico, di modo da studiare il plasma generato con lo spettrometro.

Non sono però le uniche camere, in quanto il rover ne monta in totale 23, alcune delle quali in grado di registrare video. Proprio queste ultime cattureranno per intero la fase di discesa verso il suolo marziano. Come se non bastasse, due microfoni ci permetteranno anche di ascoltare i primi suoni da un altro corpo celeste.

Il vero punto di forza di Perseverance è il braccio robotico, della lunghezza di 2.1 metri, sulla cui estremità sono montati gli strumenti più importanti. Oltre alla trivella dedicata alla raccolta dei campioni, trovano qui posto SHERLOC e WATSON. Questa curiosa coppia costituisce il fiore all’occhiello dell’intera missione.

SHERLOC è uno spettrometro in grado di rilevare tracce biologiche dai campioni di suolo, mentre WATSON è una lente di ingrandimento studiata appositamente per riconoscere delle geometrie (in gergo texture) che le colonie di batteri lasciano sulle rocce.

Molto vicino ai due investigatori trova spazio anche PIXL, acronimo di Planetary Instrument for X-ray Lithochemistry. Partendo dal presupposto che la vita lascia segni della propria presenza, questo spettrometro a raggi X è in grado di riconoscere questo tipo di discrepanze nei campioni raccolti.

Sul collo del rover, poco sotto la MastCam-Z, è posizionata una mini stazione meteo, MEDA, progettata per misurare intensità e direzione del vento, temperatura dell’aria e dimensione della polvere nell’atmosfera marziana. Informazioni di questo tipo sono fondamentali in vista delle prime missioni umane.

Sempre a supporto delle prime attività umane è presente MOXIE, un dimostratore di tecnologia dedito alla produzione di ossigeno dall’anidride carbonica dell’atmosfera. L’ossigeno non permetterà solo agli astronauti di respirare, ma anche di tornare a casa, in quanto la sua forma liquida è largamente usata come propellente per i razzi.

Ultimo, ma non meno importante, RIMFAX è un radar montato nella parte posteriore ed inferiore del rover. Può investigare la presenza di acqua, ghiaccio, sedimenti e rocce fino ad una profondità di 10 metri. Oltre ad analizzare le possibili condizioni favorevoli allo sviluppo della vita, potrà servire ai futuri esploratori umani per cercare le preziose riserve d’acqua sotterranee.

Tutti questi strumenti, insieme al sistema di locomozione, sono alimentati da un generatore termoelettrico a radioisotopi, in gergo RTG. Sfruttando il decadimento radioattivo di un isotopo del Plutonio, che genera una differenza di temperatura, questo dispositivo è in grado di produrre energia elettrica. L’enorme vantaggio di un sistema di questo tipo è che può funzionare sia di giorno che di notte, e soprattutto permette al rover di operare anche durante le lunghe e violente tempeste di sabbia che periodicamente interessano il Pianeta Rosso.

Un ingegnoso passeggero

Durante il tragitto inteplanetario e per il primo mese di permanenza su Marte, Perseverance custodirà gelosamente nella propria pancia un ospite: l’elicotterino Ingenuity, tradotto con ingegnosità.

Del peso di soli 1.8 kg, il drone effettuerà tre voli di circa novanta secondi, durante i quali si allontanerà di qualche decina di metri dal rover a qualche metro da terra. Un eventuale fallimento non avrebbe alcuna conseguenza sugli obiettivi di Perseverance: si tratta solo di una dimostrazione di fattibilità. Se avrà successo, Ingenuity sarà il primo oggetto artificiale a volare su un corpo celeste diverso dalla Terra.
La NASA ha recentemente rilasciato un video dedicato a questa “missione nella missione”.

E’ evidente l’analogia tra lo sgancio del mini-drone Ingenuity da parte del rover Perseverance e il rilascio del mini-rover Sojourner ad opera del lander Pathfinder nel 1997.
Ventitré anni fa, Sojourner ci ha dimostrato la fattibilità di spostarsi su Marte tramite ruote, tant’è che al momento ci sono rover grandi come una city car ad esplorarlo. Ingenuity sarà probabilmente il primo passo verso un modo totalmente nuovo di fare ricerca su corpi celesti diversi dalla Terra.

Mars Sample Return Mission

Perseverance, però, è altro oltre a tutto ciò. E’ il primo tassello di un puzzle estremamente ambizioso, che vedrà la collaborazione tra le agenzie spaziali americana ed europea e che si prefigge l’obiettivo di riportare sulla Terra i primi campioni di suolo marziano.

A bordo di Perseverance sono infatti presenti 43 tubi della dimensione di una penna, ciascuno in grado di contenere circa 15 grammi di terreno. Una volta riempiti e sigillati, verranno lasciati sulla superficie di Marte, dove un altro rover – molto più piccolo di Perseverance – passerà a raccoglierli nella seconda metà di questo decennio.

Una volta tornato alla base, il rover depositerà i tubi con i campioni all’interno di un piccolo razzo, che raggiungerà l’orbita bassa marziana e consegnerà il prezioso carico ad un orbiter. Questo farà poi rotta verso la Terra, per un ritorno previsto nel 2031.