Nel luglio 2020 ben tre missioni sono partite verso Marte: MARS2020 preparata dalla NASA, Tianwen-1 organizzata dalla CNSA ed Emirates Mars Mission lanciata dagli Emirati Arabi Uniti. Le prime due prevedono un rover ciascuna, da rilasciare sul suolo marziano: si tratterebbe del quinto per gli americani e del primo in assoluto per i cinesi. Visto il divario di esperienza tra le rispettive agenzie in termini di “ammartaggio”, le due missioni proporranno approcci in parte differenti per affrontare l’atterraggio sulla superficie marziana.
Perseverance
Perseverance sarà il quinto rover della NASA su Marte, dopo Sojourner (1997), i “gemelli” Spirit e Opportunity (2004) e Curiosity (2012). L’obbiettivo della missione Mars2020 è duplice. Da un lato, si cercherà di capire se il Pianeta Rosso abbia mai avuto effettivamente condizioni favorevoli ad ospitare la vita e, in caso, si cercheranno tracce di vita microbica. Dall’altro, Perseverance verrà usato come dimostratore tecnologico per esperimenti in vista di una futura missione umana su Marte. Inoltre, il rover potrà raccogliere e stivare fino a 43 campioni di roccia e suolo marziano da riportare eventualmente a Terra per essere analizzati.
Perseverance ha caratteristiche analoghe a quelle di Curiosity, perciò anche la procedura di atterraggio ricalcherà quella del 2012. Il nuovo rover è però più pesante di Curiosity (circa 1050 kg contro 900 kg) e sarà quindi dotato di un paracadute del tipo DBG basato su quello del suo predecessore, ma più grande (21,5 m contro 16 m) e rinforzato. Perseverance, come il suo predecessore, si servirà poi nuovamente dello Sky Crane per compiere la fase finale della discesa. Lo Sky Crane (che prende il nome dall’elicottero Sikorsky S-64 Skycrane, di cui è essenzialmente una copia) è il sistema che ha permesso l’atterraggio del rover Curiosity nel 2012.
Il funzionamento dello Sky-Crane
Il sistema è dotato di otto propulsori (Mars Landing Engines) alimentati da idrazina e capaci di generare da 400 N a 3060 N di spinta ciascuno. Questi motori vengono attivati pochi secondi dopo lo sgancio del paracadute per allontanare il rover dal backshell in caduta libera. Si procede poi con la fase di discesa, durante la quale solo quattro motori vengono impiegati (gli altri sono di backup) per rallentare il modulo di discesa fino ad una velocità di 0,70 m/s.
A circa 20 metri di quota il rover viene calato dallo Sky Crane per mezzo di tre corde di nylon lunghe 7,6 m ed un cavo per mantenere collegati il modulo di discesa ed il rover, in modo che possano comunicare tra di loro. Nel frattempo, le ruote del rover passano dalla configurazione ripiegata a quella di atterraggio. Una volta confermato l’avvenuto contatto con il suolo, delle cariche pirotecniche separano i quattro cavi e lo Sky Crane si allontana consumando il carburante rimasto e schiantandosi il più lontano possibile dal rover.
L’uso di questo sistema si rende necessario per rover pesanti come Curiosity e Perseverance, i quali richiederebbero dei supporti troppo lunghi per poter atterrare su tre “crushable legs” come le sonde Viking e InSight. Inoltre, il posizionamento dei propulsori di discesa sullo Sky Crane (a circa 8 m dal suolo) permette di ridurre notevolmente la quantità di polvere sollevata nei momenti immediatamente precedenti al touchdown. Ciò evita di compromettere il funzionamento dei sensori adibiti al rilevamento di velocità e posizione durante l’atterraggio. In più, si riduce la possibilità che la polvere danneggi gli strumenti scientifici del rover.
Le novità
Il rover Perseverance è ovviamente dotato di alcune novità rispetto al predecessore Curiosity. Una su tutte è l’aggiunta del sistema TRN (Terrain Relative Navigation), che permetterà una scelta autonoma del punto di effettivo touchdown. La decisione verrà presa basandosi sulla mappa delle zone sicure per l’atterraggio e sulle condizioni atmosferiche effettivamente riscontrate all’arrivo su Marte. Il sito di atterraggio scelto per Perseverance è il cratere Jezero. Quella di seguito è una delle mappe di rischio valutate durante la pianificazione della missione.
I principali pericoli per il rover sono rappresentati da rocce, pendii e sconnessioni, terreno cedevole. Sfruttando il margine di carburante a bordo dello Sky Crane, il TRN rileverà la posizione del modulo di discesa e guiderà Perseverance verso una zona sicura indicata dalla mappa salvata in memoria. Ci sono poi anche altre novità nella missione Mars2020. Un gruppo di telecamere è stato installato per riprendere nel dettaglio tutta la sequenza di ingresso, discesa e atterraggio su Marte. Inoltre, lo scudo termico ed il backshell sono dotati di nuovi sensori (MEDLI2: Mars Entry, Descent, and Landing Instrumentation 2 ) per la misurazione di pressione, temperatura e flusso di calore durante la fase di ingresso in atmosfera.
Tianwen-1
Della missione cinese, invece, si sa ancora poco. Gli obbiettivi scientifici della missione sono molteplici: studiare le caratteristiche topografiche e la geologia marziana; investigare le caratteristiche del suolo e la sua composizione; studiare la ionosfera ed il clima di Marte; investigare i campi elettromagnetico e gravitazionale del pianeta.
Il rover della missione Tianwen-1 ricorderà nelle forme i colleghi americani Spirit e Opportunity, anche se sarà più pesante (circa 240 kg contro 170 kg). Dovrebbe atterrare nella zona sud di Utopia Planitia, dove è previsto che operi per circa 90 sol. Ci sono poche informazioni sul sistema utilizzato per le fasi di ingresso, discesa e atterraggio. Dai video che circolano in rete si può ipotizzare che l’approccio sarà “conservativo”, simile a quello adottato per le missioni Viking. Tuttavia è interessante notare che il lander dovrebbe atterrare su quattro “crushable legs” mentre il rover, posizionato sulla parte superiore, dovrà scendere una rampa per arrivare al suolo.
Un 2021 molto impegnato per i rover sulla superficie
I prossimi mesi si riveleranno quindi molto interessanti per l’esplorazione di Marte, con l’arrivo previsto di ben tre missioni. Due di queste, come abbiamo visto, mirano a portare un rover sulla superficie del pianeta. La NASA punta a svelare il mistero della vita su Marte tramite Perseverance, il quinto rover americano, che proverà l’atterraggio il 18 febbraio. La CNSA, invece, si trova ad affrontare le sfide del Pianeta Rosso in una storica prima missione per la Cina. L’inserimento in orbita della sonda è previsto per il 10 febbraio, mentre la finestra per l’atterraggio dovrebbe aprirsi verso la fine di aprile. Questo verrà infatti tentato una volta che il team di terra avrà raccolto i dati necessari sul sito scelto per il touchdown.
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