Qualche giorno fa è stato effettuato il primo test di atterraggio del rover franco-tedesco che partirà insieme alla sonda della JAXA della missione Martian Moons eXploration (MMX). Il rover esplorerà per 3 mesi la superficie di Phobos, una delle due lune di Marte, effettuando osservazioni della superficie e raccogliendo campioni di terreno. La partenza è prevista per il 2024.
Martian Moons eXploration
La missione Martian Moons Exploration ha l’obiettivo primario di studiare le lune di Marte. L’esplorazione di Phobos e Deimos aiuterà a migliorare le tecnologie delle future missioni esplorative sul pianeta rosso. Verrà impiegata per questo scopo una sonda, che orbiterà attorno a Marte, e un piccolo rover che raggiungerà Phobos, costruito da Germania e Francia. Durante la missione sulla piccola luna, verranno raccolti dei campioni della superficie di Phobos, che poi torneranno a Terra per essere studiati. Oltre alla missione scientifica primaria verranno studiate nuove comunicazioni attraverso il Deep Space Network, una rete internazionale di radiotelescopi con cui rimaniamo in contatto con le sonde sparse per il sistema solare.
L’obbiettivo scientifico principale della missione rimane però quello di capire come si sono formate le due lune marziane. Deimos e Phobos sono ben lontane dal nostro concetto di luna, date le loro piccole dimensioni e la forma irregolare.
Comprendere Marte, studiandone le Lune
L’origine di Phobos e Deimos è ancora un mistero, e la missione MMX intende far luce proprio su questo enigma. Le due lune potrebbero essere asteroidi vagabondi catturati dal pianeta; oppure frammenti di Marte espulsi dopo un catastrofico impatto con un asteroide e il pianeta. Un’altra ipotesi ancora è che siano accumuli addensati di detriti che orbitavano attorno a Marte.
Scoprendo che lune sono oggetti esterni al sistema planetario, catturati dalla gravità di Marte, la missione ci aiuterà a chiarire il processo di trasporto di elementi volatili come l’acqua, necessari per ospitare la vita. Se invece le lune si sono formate durante una collisione tra Marte e un terzo corpo, il materiale delle lune rivelerà le condizioni primordiali del pianeta, fornendo informazioni del pianeta nei suoi primi anni di vita.
Marte una volta si pensa potesse aver avuto un ambiente simile a quello della Terra, potenzialmente adatto ad ospitare la vita. Se le lune si sono formate dall’aggregarsi di detriti orbitanti attorno a Marte, gli scienziati prevedono di trovare sulle lune sedimenti della superficie espulsi durante il corso di miliardi di anni. Questa ipotesi confermerebbe anche la presenza passata di anelli attorno a Marte.
I primi test del prototipo dell’MMX Rover
Attualmente il rover sta effettuando i primi test di atterraggio presso il German Aerospace Center (DLR) Landing and Mobility Test Facility (LAMA), a Brema. Utilizzando un primo modello preliminare, si vuole capire quanto deve essere robusto il rover di circa 25 chilogrammi per resistere all’impatto con la superficie di Phobos dopo una caduta libera di circa 40-100 metri.
Phobos presenta circa due millesimi della gravità della terra. Per questo motivo, per i test in laboratorio basta lasciar cadere il rover da un’altezza di 5 centimetri su una superficie variabile. In questo modo si simula l’intensità dell’impatto con la superficie della luna e si può analizzare come la struttura del rover resista all’urto.
La particolarità di questo atterraggio sta nel fatto che non si potrà orientare il rover con la superficie, di conseguenza l’impatto potrebbe avvenire con qualsiasi angolazione, colpendo persino una roccia. Per simulare queste condizioni in laboratorio, i tecnici hanno disposto due semisfere con diametro di due e nove centimetri, uscenti da uno strato di sabbia. “La posizione esatta dell’atterraggio sulla superficie di Phobos è casuale e stiamo usando queste analisi per prepararci ai vari possibili scenari”, dice Michael Wrasman del DLR Institute of Space System. Insieme ai test in laboratorio, vengono eseguite molte simulazioni al computer, per poter avere più dati da più situazioni possibili.
Il modello di prova utilizzato in laboratorio è molto simile alla versione finale del MMX Rover. Monta due ruote funzionanti e due finte, e un sistema di sicurezza per il lancio e per l’atterraggio. Il guscio protettivo presenta delle dimensioni di 47.5x55x27.5 centimetri ed ha una struttura molto leggera, costituita da più strati pressati di materiale irrigidito. Lo strato centrale è di alluminio, disposto con una geometria a nido d’ape. Sopra e sotto si trovano invece strati di polimeri rinforzati di fibra di carbonio (CFRP). Per migliorare la simulazione meccanica, durante i vari test è stata provata anche la resistenza alle vibrazioni della struttura del rover.
I risultati di tutte queste prove aiuteranno il team di ricerca a definire il design finale del rover nel modo più dettagliato possibile. Nel 2021 è previsto un secondo modello sperimentale molto più simile a quello finale, dotato di tutte le componenti del sistema di movimento. Quest’ultimo è costituito da quattro ruote fissate a delle gambe mobili e un meccanismo pieghevole nella parte posteriore. Questo meccanismo permetterà al rover di girarsi nella posizione corretta nel caso atterrasse su un suo lato.
In questo video è possibile vedere una simulazione dell’atterraggio e del funzionamento del meccanismo di riposizionamento:
Oltre alle sollecitazioni strutturali, il rover dovrà anche sopportare condizioni ambientali estreme. Il ciclo giorno-notte, che su Phobos dura poco più di 7 ore, lo esporrà ad un’escursione termica importante, da -150°C a +50°C. I sistemi interni dovranno essere mantenuti ad una temperatura relativamente costante per garantire il corretto funzionamento e l’accuratezza delle misurazioni scientifiche.
Una cooperazione europea
La progettazione e la costruzione dell’MMX Rover è frutto di una cooperazione tra il DLR tedesco e il CNES (Centre National d’Études Spatiales) francese. La Germania si occupa dello sviluppo della struttura del rover e di tutto il sistema di movimento, oltre che dello sviluppo di due strumenti, uno spettrometro Raman e un radiometro. Questi due elementi studieranno la composizione e le proprietà della superficie.
La Francia invece è responsabile dei sistemi di telecamere per l’orientamento spaziale e per l’esplorazione della superficie, dello studio delle proprietà del suolo e anche del modulo di servizio centrale. Questo comprende il computer di bordo del rover e il sistema di alimentazione e comunicazione. Il controllo, dopo l’atterraggio, sarà gestito da entrambi i centri.
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