di Giacinto Gianfiglio
Dopo la pausa estiva riprendiamo il nostro viaggio di divulgazione nello “Spazio Europeo”. Nella tappa odierna ci occuperemo di ExoMars, il programma ESA di esplorazione robotica (cioè senza astronauti) di Marte, ed in particolare della sua prima missione: ExoMars 2016. Prima di procedere, però, è opportuno evidenziare le principali caratteristiche di Marte.
Caratteristiche principali di Marte
Il pianeta Marte prende il nome dall’omonima divinità della mitologia romana (Mars), che a sua volta deriva dall’analoga divinità greca (Ares). Il suo simbolo astronomico è la rappresentazione stilizzata dello scudo e della lancia del dio: ♂.
Marte è il quarto pianeta del Sistema Solare in ordine di distanza dal Sole, ma è più piccolo della Terra, poiché il suo raggio equatoriale e la sua massa sono pari al 53.2% e 11% dei rispettivi valori terrestri.
Sulla superficie di Marte l’accelerazione di gravità è mediamente pari a 0.377 g (con g pari a 9.807 m/s2). Ciò significa che un corpo su Marte pesa circa il 38% di quanto pesa sul nostro pianeta.
Marte orbita attorno al Sole a una distanza media di circa 228 milioni di chilometri ed il suo periodo di rivoluzione è di circa 687 giorni (poco meno di due anni terrestri). Il giorno solare di Marte (il Sol) è di 37 minuti e 23 secondi più lungo del giorno terrestre.
La distanza tra Marte e il nostro pianeta è in continua evoluzione. La distanza maggiore tra Marte e la Terra è pari a 401 milioni di chilometri (situazione che si verifica in “Congiunzione”). La distanza minore tra i due pianeti è di 54.6 milioni di chilometri (situazione che si verifica in “Opposizione”).
Tuttavia, una tale distanza minima tra i due pianeti non si è mai verificata nella storia documentata; infatti, il massimo avvicinamento tra Marte e Terra, in quasi 60000 anni, è stato raggiunto nel 2003 quando i due corpi celesti erano distanti 55.7 milioni di chilometri l’uno dall’altro.
L’inclinazione dell’asse di rotazione di Marte è di 25.19°, quindi molto simile a quella della Terra. Per questo motivo le stagioni marziane assomigliano a quelle terrestri, eccezion fatta per la loro durata, che è quasi doppia su Marte, e per le variazioni di temperatura; infatti durante l’estate marziana, le temperature possono raggiungere anche i -20 °C (nelle regioni equatoriali), mentre in inverno possono scendere notevolmente al di sotto dei -125 °C (nelle regioni polari).
L’atmosfera di Marte, al contrario di quella terrestre, è molto rarefatta e polverosa, ed è composta per il 95% da anidride carbonica (con piccole quantità di azoto, vapore acqueo e ossigeno) e presenta una pressione pari al 1% rispetto a quella della Terra. A causa di questa bassissima densità, buona parte delle meteore che hanno raggiunto il suolo marziano non si sono bruciate ed hanno, invece, provocato una enorme quantità di crateri Marte è facilmente individuabile ad occhio nudo dalla Terra, per via della grande luminosità relativa e del suo caratteristico colore rosso. Infatti Marte è denominato anche il “Pianeta Rosso”, per la presenza della grande quantità di ossido di ferro che ricopre la sua superficie.
Marte è sempre stato indicato come candidato più probabile per una colonizzazione umana; infatti, tra tutti i pianeti del nostro Sistema Solare, le condizioni ambientali di Marte sono quelle che più si avvicinano a quelle della Terra. Inoltre, è il pianeta più vicino alla Terra e, pertanto, rappresenta la meta più accessibile, nell’ambito della esplorazione spaziale, dopo la International Space Station e la Luna.
Tuttavia, come abbiamo avuto modo di osservare precedentemente, il Pianeta Rosso è caratterizzato da un’ambiente estremamente arido ed inospitale: la sua superficie è tendenzialmente fredda e con enormi escursioni termiche tra il giorno e la notte, la sua atmosfera è praticamente priva di ossigeno e così tenue da non schermare le radiazioni solari che raggiungono il pianeta.
Tutto ciò fa sì che la vita (perlomeno come la conosciamo noi sulla Terra) non sia possibile sulla superficie del pianeta di Marte.
Ma gli scienziati non si scoraggiano poiché considerano che i processi che hanno dato origine alla “vita” sulla Terra siano stati attivi su Marte nella sua giovane età, quando sulla sua superficie era presente acqua allo stato liquido.
Quindi, circa 4 o 5 miliardi di anni fa su Marte ci potrebbero essere state condizioni simili alla Terra che avrebbero consentito la formazione della “vita”. Questa vita a livello primordiale potrebbe essere rimasta confinata nel sottosuolo “protetta” dalle radiazioni. Pertanto, stabilire se la vita esista o sia mai esistita su Marte rappresenta uno degli obiettivi scientifici di grande interesse del nostro tempo ed è fondamentale per programmare nel futuro missioni umane verso il Pianeta Rosso.
Per dare una risposta a questa domanda, l’Agenzia Spaziale Europea (ESA) ha realizzato il programma ExoMars.
Il Programma ExoMars
ExoMars prende il nome dal termine “esobiologia”, cioè dalla disciplina scientifica che si occupa dello studio della possibilità di “vita al di fuori della Terra”.
Il programma ExoMars è stato concepito nel 2001 nell’ambito di AURORA un più ampio ed ambizioso programma dell’ESA, che si prefiggeva, nel lungo termine, l’esplorazione umana di Marte.
AURORA era stata pianificata attorno a due missioni robotiche: una missione combinata rover/orbiter (ExoMars) con lancio nel 2009, e, in una fase successiva, una missione per il ritorno da Marte di campioni del suo sottosuolo.
Purtroppo, per mancanza di fondi, AURORA fu abbandonato e, conseguentemente, i piani originali e la configurazione di ExoMars furono modificati, introducendo ritardi significativi nell’implementazione del programma.
L’inizio formale dello sviluppo di ExoMars, avvenuto nell’autunno del 2005 con la firma del contratto industriale, ha segnato un’importante tappa nella cooperazione internazionale nel settore spaziale.
L’accordo tra l’ESA e l’Agenzia Spaziale Russa (ROSCOSMOS), con il supporto della NASA, ha contribuito a creare un consorzio robusto e diversificato.
Thales-Alenia Space Italia, con sede a Torino, è stata designata come leader del consorzio industriale, che comprende una rete di aziende provenienti da oltre 20 paesi europei.
La partecipazione ad ExoMars dell’Italia, attraverso l’Agenzia Spaziale Italiana (ASI), non solo ha reso l’Italia il principale finanziatore del programma, ma ha anche sottolineato l’importanza della nostra nazione nella ricerca scientifica e nello sviluppo di tecnologie spaziali.
ExoMars è, ad oggi, ancora in fase di realizzazione e comprende due missioni verso Marte:
- ExoMars 2016, composta dal Trace Gas Orbiter (TGO, con a bordo la “radio” Electra, fornita dalla NASA) per le Mars Proximity Communications e dall’EDL Demonstrator Module (EDM) Schiaparelli, entrambi forniti dall’ESA, nonché dal lanciatore russo Proton-M messo a disposizione da ROSCOSMOS;
- ExoMars 2022, composta dal modulo di trasporto – il Carrier Module (CM) e dal rover Rosalind Franklin, entrambi forniti dall’ESA, dal modulo di discesa – il Descent Module (DM), e dal lanciatore Proton-M anch’esso messo a disposizione da ROSCOSMOS.
Il lancio della seconda missione è stato ritardato al 2028 (e da qui il cambio del nome da ExoMars 2022 a ExoMars 2028) a causa dell’invasione russa dell’Ucraina, che ha portato alla “rottura” della cooperazione con la Russia e con la NASA.
ExoMars 2016
La missione ExoMars 2016 è stata una pietra miliare nel programma europeo di esplorazione di Marte, rappresentando non solo un’ampia opera di ingegneria, ma anche un passo significativo nella ricerca scientifica sul Pianeta Rosso.
I principali obiettivi della missione erano focalizzati su vari aspetti dell’esplorazione marziana.
Il TGO, innanzitutto, è stato progettato per analizzare i gas in traccia nell’atmosfera marziana, cercando segnali di attività biologica e geochimica. I gas in traccia, che costituiscono meno del 1% dell’inventario atmosferico totale di un pianeta, su Marte includono metano, vapore acqueo e biossido di azoto. Anche se presente solo in piccole quantità, il metano contiene indizi chiave sull’attuale stato di attività del pianeta. Infatti, il metano è di particolare interesse per gli scienziati che studiano Marte, perché può essere un segno di presenza di vita. Sulla Terra, per esempio, il 95% del metano nell’atmosfera proviene da processi biologici.
Il TGO è anche stato progettato per svolgere un ruolo cruciale nella comunicazione tra le missioni sulla superficie di Marte e la Terra. La radio Electra, fornita dalla NASA ed a bordo del TGO, rappresenta un elemento chiave per le telecomunicazioni tra Marte e Terra. Infatti, tramite Electra, il TGO permette di stabilire connessioni a corto raggio con i rover e i lander già operativi sul Pianeta Rosso, facilitando il trasferimento di dati e informazioni sulla Terra. Questo sistema di comunicazione è fondamentale per il successo delle operazioni scientifiche e per il monitoraggio delle attività dei rover e dei lander marziani. Il TGO svolgerà questo ruolo anche per le missioni future, come nel caso del rover ESA Rosalind Franklin.
Infine, Schiaparelli è stato progettato per un atterraggio controllato su Marte per dimostrare di possedere la tecnologia per superare con successo i “cinque minuti di terrore” che caratterizzano l’atterraggio sul Pianeta Rosso.
Durante questi minuti, il veicolo spaziale deve affrontare l’ingresso nell’atmosfera marziana, il rapido surriscaldamento, la decelerazione e l’atterraggio controllato. Queste fasi sono caratterizzate da manovre automatizzate ad alta complessità, poiché l’intervento umano in tempo reale è impossibile. Ogni fase, quindi, deve avvenire con precisione per garantire il successo della missione.
La discesa di Schiaparelli su Marte ha fornito l’opportunità per testare e perfezionare la tecnologia europea, ponendo le basi per la missione ExoMars 2028.
Continua…
