Con il programma Mars Sample Return, NASA ed ESA stanno pianificando come riportare sulla Terra i primi campioni di materiale di Marte, in modo sicuro. Il rover Perseverance ne è il primo protagonista: il suo compito all’interno di questa missione è raccogliere i diversi campioni sul Pianeta Rosso.

Un Sample Return Lander successivamente atterrerà vicino o nel cratere Jezero, portando un piccolo razzo per riportare i campioni sulla Terra e due elicotteri simili a Ingenuity, che forniranno un aiuto per recuperare i campioni sulla superficie; la presenza di questi droni è una novità comunicata dalla NASA qualche mese fa. Una volta che il gruppo di campioni sarà lanciato dal Pianeta Rosso, un’altra sonda li catturerà nell’orbita marziana, per poi riportarli sulla Terra in modo sicuro. Il loro arrivo è previsto tra l’inizio e la metà degli anni ’30.

Questi primi campioni raccolti e restituiti potrebbero rispondere a una domanda chiave: è mai esistita la vita su Marte? Solo studiandoli nel dettaglio qui sulla Terra possiamo davvero rispondere alla domanda, utilizzando i laboratori più sofisticati e all’avanguardia. Il programma non è però esente da sfide e rischi. Ne abbiamo parlato con l’ing. Giuseppe Cataldo, Back Planetary Protection Lead presso il NASA Goddard Space Flight Center. Il dott. Cataldo, laureato al Politecnico di Torino in Ingegneria Aerospaziale e con un dottorato di ricerca in Space Systems Engineering presso il MIT, lavora alla NASA da più di dodici anni, ed è da quasi un anno uno dei capi della protezione planetaria della NASA. 

Perché, nella nuova architettura dell’MSR, la NASA ha aggiunto due droni simili a Ingenuity ed eliminato il rover per la raccolta dei campioni?

Soprattutto per ridurre i costi e i rischi. Il rover avrebbe comportato un secondo lancio, un secondo lander e così via. Questo nuovo progetto è stato in parte stimolato dalle impressionanti prestazioni di altri dispositivi che hanno superato di gran lunga la loro durata di vita su Marte – si veda, ad esempio, il rover Curiosity della NASA, che ha ispirato il progetto di Perseverance e ha festeggiato 10 anni su Marte il 5 agosto. Ingenuity era stato progettato per fare cinque voli, ma ad oggi ha volato già 33 volte sul Pianeta Rosso.

Quali funzioni avranno i due droni e come si differenziano da Ingenuity?

Il rover Perseverance della NASA, che dovrebbe essere ancora attivo quando un lander MSR della NASA atterrerà nel 2031, sarà incaricato di portare i campioni che sta raccogliendo e metterli dentro il Mars Ascent Vehicle (MAV), cioè un veicolo di ascesa marziano. In caso contrario, i due droni sarebbero opzioni di riserva per raccogliere le cache stesse.

Gli elicotteri sarebbero simili a Ingenuity in termini di dimensioni e massa. Tuttavia, le gambe di atterraggio includeranno, alla base, ruote di mobilità che permetteranno agli elicotteri di attraversare la superficie. Un mini-braccio robotico su ciascun elicottero consente ai droni di raccogliere le provette di campioni lasciate da Perseverance, se necessario. Gli elicotteri possono anche essere incaricati di osservare l’area intorno al MAV o di osservare il razzo mentre decolla dal Pianeta Rosso.

Il MAV sarà il primo razzo ad essere lanciato da un altro pianeta. Quali sono le maggiori sfide nello sviluppo e nel lancio di questo veicolo?

Lanciare un razzo dalla Terra comporta delle sfide, e riuscire a farlo decollare con successo da Marte sarà una sfida ancora più ardua. Gli ingegneri dovranno considerare la bassa gravità del pianeta, la superficie polverosa, l’atmosfera sottile e altre condizioni ambientali.

Una volta in orbita intorno a Marte, come verranno raccolti i campioni MSR dall’orbiter?

Il contenitore con i campioni in orbita (OS) si incontrerebbe con l’Earth Return Orbiter (ERO), che lo rileverebbe con una suite di sensori di rendezvous e si posizionerebbe per consentirgli di entrare nel cono di cattura del Capture, Containment, and Return System (CCRS). Una volta rilevata la presenza dell’OS all’interno, il portello del cono di cattura si chiuderebbe e l’OS verrebbe contenuto e assemblato nell’Earth Entry System, cioè il sistema per il rientro sul nostro pianeta.

Il Mars Sample Return prevede l’invio di diversi veicoli su Marte. Come si garantisce la non contaminazione dell’ambiente marziano da parte di lander e droni?

La NASA ha stabilito regole e requisiti per la protezione planetaria “in avanti”, cioè di un altro pianeta diverso dalla Terra, che mirano a ridurre al minimo il numero di microbi portati dalla Terra su un altro pianeta. Ciò significa alti livelli di pulizia e alcune restrizioni operative.

In pratica, ciò significa contromisure di bioburden come la riduzione della carica microbica (ad esempio, quella effettuate a caldo insieme al controllo della contaminazione, il perossido di idrogeno a vapore (VHP), l’alcool isopropilico (IPA) e la pulizia di precisione), l’uso di filtri HEPA (High-Efficiency Particulate Air) e/o di percorsi tortuosi, il campionamento e i biotest, la prevenzione della ricontaminazione (attraverso sacchi, teli, ecc.), il riscaldamento all’ingresso su un altro pianeta e le analisi di rottura durante l’entrata atmosferica, ecc. Per tutti gli elementi della missione progettati per rimanere in orbita, MSR garantirà che le probabilità di impatto con Marte rimangano basse per tutta la durata della missione, proteggendo l’ambiente marziano da eventuali organismi terrestri presenti a bordo.

Una volta che i campioni entreranno nell’atmosfera, come potrete garantire che non si contaminino con l’atmosfera e l’ambiente terrestre?

Il programma MSR sta definendo e implementando una strategia dettagliata di procedure e concetti di progettazione per “spezzare la catena” del contatto con Marte, isolare e contenere o sterilizzare in modo robusto qualsiasi materiale marziano riportato sulla Terra. CCRS, a bordo di ERO, svolge un ruolo chiave sterilizzando qualsiasi superficie potenzialmente contaminata, garantendo una zona pulita e contenendo le provette dei campioni in contenitori ridondanti. ERO contribuisce inoltre a evitare la Terra dopo il rilascio dell’Earth Entry System, la capsula che rientrerà sulla Terra con i campioni e che è progettata per resistere all’ambiente intenso del rientro atmosferico e all’impatto con il suolo al momento dell’atterraggio (previsto a circa 144 km/h).

Uno dei possibili obiettivi di MSR è la ricerca di tracce biologiche. Come pensa che l’esplorazione del Pianeta Rosso potrebbe cambiare dopo una tale scoperta?

La comunità scientifica ha attribuito un’alta priorità al ritorno di campioni da Marte, al fine di utilizzare la migliore e più ampia gamma possibile di strumenti scientifici per conoscere la storia del Pianeta Rosso e del nostro Sistema Solare. La missione MSR offrirebbe la migliore opportunità di capire se la vita è mai esistita su Marte e senza dubbio informerebbe tutte le future missioni su Marte, comprese quelle che porteranno i primi esseri umani sulla superficie di un altro pianeta. L’esplorazione futura cambierebbe certamente in termini di luoghi da indagare, di modalità di svolgimento delle attività scientifiche su Marte e di misure di sicurezza da adottare in futuro sia per le missioni robotiche che per quelle con equipaggio.

Ringraziamo il dott. Cataldo e i colleghi del NASA Goddard Space Flight Center per queste risposte. Rimaniamo tutti in trepidante attesa di cosa MSR potrebbe aiutarci a svelare sul Pianeta Rosso, sul suo passato e, forse, sul suo presente e futuro.

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