Spiegazione: con Perseverance della NASA e Tianwen-1 della Cina, una raffica di missioni su Marte

Venerdì, ora dell'India, il rover Perseverance della NASA dovrebbe atterrare su Marte. La scorsa settimana, la missione Hope degli Emirati Arabi Uniti è entrata nell'orbita marziana ed è stata seguita da vicino da una missione cinese. La flottiglia di missioni rappresenta la diffusione dell'esplorazione planetaria in generale, e dell'esplorazione di Marte in particolare.

Un'illustrazione del rover Perseverance della NASA che atterra su Marte. Centinaia di eventi devono svolgersi perfettamente affinché il rover atterri in sicurezza il 18 febbraio. (Fonte: NASA/JPL-Caltech)

Andare su Marte non è banale, poiché entrambi i pianeti ruotano attorno al Sole e sono quindi in costante movimento l'uno rispetto all'altro. La Terra e Marte sono alla loro distanza più vicina l'una rispetto all'altra ogni 26 mesi, e questo è quando i terrestri cercano di inviare missioni su Marte.

Ogni due anni, dagli anni '60, diverse agenzie spaziali inviano missioni su Marte. Tra il 1976 e il 1992, molte finestre di lancio sono rimaste inutilizzate. A volte, ci sono state più missioni in una finestra di lancio.

Ma mai nella storia tre agenzie spaziali si sono dirette su Marte in un'unica finestra di lancio. E mai nella storia così tante agenzie spaziali hanno operato contemporaneamente una missione su Marte o nell'orbita di Marte. Attualmente ci sono 10 veicoli spaziali di cinque diverse agenzie spaziali - Stati Uniti, Unione Europea, India, Cina ed Emirati Arabi Uniti - in orbita o a terra su Marte. Altri due rover - La perseveranza della NASA e della Cina Tianwen-1 — atterreranno su Marte rispettivamente il 18 febbraio e il maggio 2021.

La NASA ha un lander (Mars Insight), un rover (Curiosity) e tre orbiter (Mars Reconnaissance Orbiter, Mars Odyssey, MAVEN); L'India ha un orbiter (Mangalyaan-1); l'UE ha 2 orbiter (Mars Express e ExoMars Trace Gas Orbiter); e la Cina e gli Emirati Arabi Uniti avranno un orbiter ciascuno (rispettivamente Hope e Tianwen-1).

La flottiglia di missioni rappresenta la diffusione dell'esplorazione planetaria in generale, e dell'esplorazione di Marte in particolare. Ciò è attribuibile a una riduzione dei costi di lancio e alla disponibilità più economica della tecnologia necessaria per l'esplorazione dello spazio.

Il dottor Amitabha Ghosh è uno scienziato planetario della NASA con sede a Washington DC. Ha lavorato per diverse missioni della NASA su Marte a partire dalla missione Mars Pathfinder nel 1997. È stato presidente del gruppo di lavoro per le operazioni scientifiche per la missione Mars Exploration Rover e per più di 10 anni è stato incaricato di guidare le operazioni tattiche dei rover su Marte. Ha aiutato ad analizzare la prima roccia su Marte, che per inciso è stata la prima roccia analizzata da un altro pianeta.

La missione di speranza degli Emirati Arabi Uniti

Due delle tre missioni lanciate su Marte lo scorso luglio sono già operative. Gli Emirati Arabi Uniti, un piccolo ma ricco paese di<10 million people, bedazzled the world by becoming the fifth national space agency (after the US, EU, Russia, and India) to reach Mars when the Orbiter della speranza ha subito un inserimento orbitale il 9 febbraio. Gli Emirati Arabi Uniti hanno battuto la Cina nella corsa per Marte, anche se di un giorno.

La missione degli Emirati Arabi Uniti studierà l'atmosfera marziana e cercherà di affrontare la domanda da un miliardo di dollari su come e perché Marte ha perso la sua atmosfera. La perdita dell'atmosfera ha provocato la perdita dell'acqua superficiale e forse dell'ambiente ospitale per la vita.

L'esperimento cinese

L'Agenzia spaziale nazionale cinese è arrivata su Marte con le lezioni apprese da una serie di successo di missioni Chang'e sulla Luna. In particolare, il rover Chang'e 4 è stato in grado di sopravvivere a più di 25 notti lunari (ogni notte si estende fino a 14 giorni terrestri): questa è una notevole impresa ingegneristica, poiché le temperature possono scendere fino a -170 gradi C. Il Chang'e 5 missione è stata in grado di riportare con successo campioni di roccia sulla Terra nel dicembre 2020.

Tianwen-1, la prima missione su Marte dalla Cina, ha subito con successo l'inserimento orbitale il 10 febbraio. Tianwen-1 trasporta un orbiter, un lander e un rover. L'approccio della Cina per l'atterraggio di un rover è in qualche modo diverso. A differenza dei rover della NASA, Tianwen-1 orbiterà attorno a Marte per alcuni mesi prima di tentare di atterrare a maggio di quest'anno.

Il veicolo spaziale dispone di una suite di strumenti per affrontare una serie di questioni scientifiche. È interessante notare che ha uno strumento radar a penetrazione del suolo per cercare l'acqua sotto la superficie marziana. Il rover dovrebbe atterrare a Utopia Planitia, una località con possibili antichi depositi di acque sotterranee.

Questa settimana, Perseveranza

La missione più sofisticata dal punto di vista ingegneristico, la Perseverance Rover della NASA, è in rotta verso Marte e dovrebbe atterrare giovedì al cratere Jezero, che probabilmente era pieno d'acqua in passato. Il touchdown è previsto per le 15:55 circa EST (2:25 di venerdì, ora dell'India).

Perseverance è il Mars Rover di quarta generazione della NASA, a partire da Sojourner della Mars Pathfinder Mission nel 1997, seguito da Spirit and Opportunity della Mars Exploration Rover Mission nel 2004 e Curiosity dal Mars Science Laboratory nel 2012.

L'obiettivo è cercare biofirme nel letto del lago prosciugato al cratere Jezero. L'idea è che la prima vita su Marte possa aver assomigliato alla prima vita oceanica sulla Terra, come le stromatoliti. Se davvero fosse così, Perseverance troverebbe fossili o alcune biofirme - accenni di vita - nelle misurazioni chimiche o nelle osservazioni morfologiche.

Inoltre, Perseverance produrrà per la prima volta ossigeno sulla superficie marziana, utilizzando la CO2 atmosferica dall'atmosfera marziana. La perseveranza nasconderà campioni di roccia che verranno restituiti alla Terra da una successiva missione dell'Agenzia spaziale europea/NASA.

Il rover della perseveranza usa il suo trapano per raccogliere un campione di roccia su Marte in questo volantino artistico concettuale non datato. (NASA/JPL-Caltech/Dispensa via Reuters)

L'impresa dell'astronave di Musk

La preparazione più spettacolare per rivoluzionare l'esplorazione di Marte sta avvenendo lontano dai riflettori, in una sonnolenta cittadina costiera nel Texas orientale. Questo è l'unico sforzo nel mix che non è finanziato finanziariamente dai soldi del governo. SpaceX, una società privata con sede negli Stati Uniti promossa da Elon Musk e sostenuta da investitori selezionati, ha l'obiettivo a lungo termine di avviare un servizio commerciale per il trasporto di passeggeri su Marte. Boca Chica, un nome che a quanto pare nessuno aveva sentito alcuni anni fa, è ora il sito di sviluppo di Starship, che rappresenta probabilmente il miglior colpo per far atterrare umani su Marte.

Una missione umana su Marte è stata il Santo Graal dell'esplorazione spaziale. Da quando Neil Armstrong è atterrato sulla Luna 50 anni fa, l'uomo non è stato in grado di procedere verso la prossima destinazione logica: Marte. Il motivo principale è l'enorme prezzo di una missione umana su Marte. In confronto alla Luna, che dista solo tre giorni, Marte è a sette mesi. Il trasporto di esseri umani, in termini ingegneristici, si traduce nel mantenimento di un modulo pressurizzato a temperatura controllata. Implica anche il trasporto dei rifornimenti richiesti dagli astronauti, inclusi acqua e ossigeno, per un viaggio di circa 18 mesi.

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Inoltre, le missioni umane, a differenza delle missioni spaziali robotiche, devono essere riportate sulla Terra, il che in termini ingegneristici si traduce nel trasportare un'enorme quantità di carburante dalla Terra, per potersi lanciare da Marte per il viaggio di ritorno. La complessità ingegneristica e la maggiore richiesta di massa di una missione umana su Marte, rispetto alla Luna, spinge i costi tra $ 250 miliardi e $ 1 trilione di dollari. Starship promette di ridurre i costi di missione da> 95% fino al 99% utilizzando molteplici innovazioni come il rifornimento di carburante della navicella spaziale in orbita e la produzione di carburante per missili su Marte utilizzando materiali che si trovano su Marte (e quindi carburante per il viaggio di ritorno non avrebbe bisogno di essere trasportato dalla Terra).

Un decennio di missioni su Marte

All'inizio del decennio, più missioni sono sul tavolo da disegno: in primo piano, la missione del rover ESA ExoMars per restituire campioni di roccia da Marte, i piani dell'ISRO per Mangalyaan-2 e i piani dell'Agenzia spaziale cinese per Tianwen-2 che restituirà campioni di roccia da Marte.

Inoltre, ci saranno probabilmente più voli dell'astronave di SpaceX, prima con il carico e infine con gli astronauti. Nella storia dell'umanità, il 2020 sarà ricordato per la pandemia di Covid-19, ma il 2020 potrebbe essere il decennio di una raffica di missioni spaziali su Marte, che si concludono con i primi passi umani sul suolo marziano.

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