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missione spaziale per l'esplorazione di Marte Da Wikipedia, l'enciclopedia libera
Mars 2020 è una missione spaziale per l'esplorazione di Marte che è stata sviluppata dalla NASA, il cui lancio è avvenuto con successo il 30 luglio 2020[3] ed il suo arrivo sulla superficie di Marte ha avuto altrettanto esito positivo il giorno 18 febbraio 2021 alle ore 21:55 CET.[7][11] La missione è incentrata principalmente sull'invio di Perseverance sulla superficie di Marte, un rover derivato dal predecessore Curiosity per ridurre i costi, a cui sono state applicate diverse migliorie.[5] Oltre al rover c'è un piccolo elicottero dimostrativo chiamato Ingenuity.
| Mars 2020 | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| Emblema missione | |||||
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| Immagine del veicolo | |||||
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| Dati della missione | |||||
| Operatore |  Stati Uniti
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| Tipo di missione | Esplorazione di Marte | ||||
| NSSDC ID | 2020-052A | ||||
| SCN | 45983 | ||||
| Destinazione | Marte | ||||
| Esito | atterrata | ||||
| Vettore | Atlas V 541[1][2] | ||||
| Lancio | 30 luglio 2020, 11:50 UTC[3] | ||||
| Luogo lancio | Cape Canaveral[1][4] | ||||
| Atterraggio | 18 febbraio 2021[5][6][7] | ||||
| Sito atterraggio | Cratere Jezero | ||||
| Durata | In programma: almeno un anno marziano[6] | ||||
| Proprietà del veicolo spaziale | |||||
| Massa | 1025 kg[8] | ||||
| Costruttore |  NASA, JPL
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| Strumentazione | |||||
| Sito ufficiale | |||||
| Mars Exploration Program | |||||
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Gli obiettivi primari della missione consistono nello studiare l'abitabilità di Marte, nell'investigare il suo passato e cercare tracce di eventuale vita biologica. Si prevede, inoltre, lo stoccaggio di campioni geologici per consentire alla futura missione Mars Sample Return di portarli sulla Terra col fine di analizzarli accuratamente.[6][12]
La missione Mars 2020 fa parte del programma di esplorazione Mars Exploration Program della NASA, che include, oltre a Curiosity, le due sonde Mars Odyssey e Mars Reconnaissance Orbiter attualmente in orbita attorno al pianeta, e l'orbiter MAVEN che è arrivato su Marte nel mese di settembre 2016 e ne studierà l'alta atmosfera. A maggio 2018 è stato lanciato un lander chiamato InSight per dare un primo sguardo all'interno profondo del pianeta.
Gli obiettivi principali prefissati dalla NASA sono quattro:[13]
Secondo la NASA, Mars 2020, essendo il rover basato sul predecessore Curiosity, ha un costo minore: 2,1 miliardi di dollari per lo sviluppo e il lancio della sonda[19] contro i 2,5 del predecessore.[20][21]
I tre componenti principali di Mars 2020 sono: il veicolo spaziale per il viaggio tra la Terra e Marte, costituito da una struttura cilindrica di alluminio del diametro di 4 metri e del peso di 539 kg; il veicolo di rientro atmosferico del peso 575 kg, più 440 kg di scudo termico situato nella parte anteriore, mentre in uno scudo posteriore era situato il paracadute. Il terzo componente principale è il modulo di atterraggio da 1.070 kg che trasportava 400 kg di propellente e dotato di otto motori a razzo per l'atterraggio morbido, oltre a otto piccoli motori per il controllo di assetto durante la discesa finale.
Il Range Trigger è il sistema che controlla la tempistica dell'apertura dei paracadute durante la discesa. Conoscendo la propria posizione rispetto al sito di atterraggio previsto e ritardando o anticipando l'apertura dei paracadute è stato possibile ridurre del 50% l'ellisse di atterraggio, ovvero l'area stimata di arrivo, riducendo quindi i rischi di trovarsi in aree impervie o di scarso interesse.[5][22]
Il Terrain-Relative Navigation è invece un inedito sistema di determinazione delle caratteristiche del suolo nelle ultimissime fasi dell'atterraggio. Il computer che ha governato questa fase di missione ha avuto pre-caricata una mappa in alta risoluzione del sito di atterraggio, realizzata negli anni precedenti dalle sonde attualmente in orbita marziana e contenente a sua volta tutte le aree pericolose o sconsigliate per l'atterraggio. Durante la discesa il rover ha raccolto immagini in rapida successione della zona che ha sorvolato e confrontandole con la mappa conosciuta ha calcolato la sua posizione e la zona di arrivo stimata.[5][22]
Sempre nella fase di discesa è stata attiva anche la suite di strumenti MEDLI2, ovvero la seconda generazione della suite MEDLI, (MSL Entry, Descent and Landing Instrumentation) che ha raccolto dati quali pressione e temperatura atmosferica e dello scudo termico, permettendo di caratterizzare maggiormente l'atmosfera marziana per le future missioni. Durante l'atterraggio sono state attive diverse telecamere, permettendo di riprendere tutte le fasi dell'atterraggio: una telecamera ha ripreso i paracadute, una il suolo in basso sullo stadio di discesa, una era puntata in alto verso lo stadio di discesa e un'altra verso il suolo. È presente anche un microfono che ha raccolto i suoni durante tutte le fasi.[5][22]
Il rover è basato sull'impronta e struttura di Curiosity,[5] ed è infatti dotato di un generatore termoelettrico a radioisotopi (MMRTG)[23][24], ovvero un generatore di calore ed energia elettrica, basato sul decadimento radioattivo del plutonio, per alimentare e riscaldare il rover, in quanto la temperatura media sulla superficie di Marte è −63 °C[25]. Il generatore la riserva rimasta per Curiosity, ha un peso di 45 kg e la potenza elettrica generata è di circa 110 watt al momento del lancio con una lieve diminuzione nel corso della missione. Sono incluse due batterie ricaricabili agli ioni di litio per soddisfare le richieste di picco delle attività del rover quando la domanda supera temporaneamente i livelli di uscita elettrica stabili del MMRTG. L'MMRTG offre una durata operativa di 14 anni ed è stato fornito alla NASA dal Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti.[26]
Rispetto a Curiosity, però, il rover è stato dotato di un sistema di atterraggio perfezionato. In particolare ha potuto contare su due evoluzioni, il "Range Trigger" e il "Terrain-Relative Navigation".
Essendo simile a Curiosity e condividendo lo stesso hardware, Perseverance è stato progettato con l'aiuto degli stessi ingegneri della precedente missione su Marte.[27] Sono state riprogettate le ruote di Perseverance per renderle più robuste di quelle di Curiosity, le quali, dopo chilometri sulla superficie marziana, hanno mostrato un progressivo deterioramento.[28] Perseverance ha ruote in alluminio più spesse e durevoli, con larghezza ridotta e diametro maggiore, 52,5 cm, rispetto alle ruote da 50 cm di Curiosity.[29]
Il rover porta con sé sette strumenti scelti in una selezione fra 58 proposte,[9][10] 23 fotocamere tra cui: 9 cosiddette ingegneristiche, 7 scientifiche e ulteriori 7 adibite per la fase di discesa e atterraggio sul suolo marziano[30]. È inoltre dotato di due microfoni per registrare il suono ambientale durante la discesa, l'atterraggio e il funzionamento del rover sul suolo[31]. La massa complessiva ammonta a circa 29 kg mentre l'assorbimento massimo (cioè nel caso in cui tutti gli strumenti venissero azionati in contemporanea) è di 436 W.[9][10] Il costo totale dello sviluppo della strumentazione scientifica ammonta a circa 130 milioni di dollari.[20][21]
MHS (Ingenuity) è un piccolo elicottero con una massa di 1,8 kg, che è stato il primo velivolo più pesante dell'atmosfera a volare su un altro pianeta. Una volta atterrato con il rover, il suo obiettivo era di compiere nell'arco di 30 giorni dei test di volo della durata di 90 s.[45]
Dispone di due telecamere ad alta risoluzione per la navigazione, ma non ha strumenti scientifici a bordo.
Dopo alcuni ritardi[46], il lancio è avvenuto con successo il 30 luglio 2020 alle ore 7:50 EDT (13:50 ora italiana), a bordo di un razzo Atlas V 541.[3][47] Dopo circa 56-60 minuti e raggiunta la velocità di 11/km/s, il veicolo spaziale si è separato dallo stadio Centaur.
Durante il tragitto verso Marte, durato 7 mesi, sono state controllati i sottosistemi e gli strumenti, inoltre sono state effettuate alcune correzioni di traiettoria previste, la prima per correggere un errore di traiettoria intenzionale per evitare che lo stadio Centaur, non sufficientemente sterilizzato, potesse incidentalmente raggiungere Marte e schiantarsi sulla superficie, col rischio di contaminazione del pianeta. Negli ultimi 45 giorni prima dell'arrivo, erano previste un paio di manovre di correzione per la scelta precisa del punto di atterraggio desiderato.[48]
L'atterraggio del rover è stato pianificato in modo simile a quello del Mars Science Laboratory utilizzato per rilasciare Curiosity su Marte nel 2012. Il veicolo proveniente dalla Terra era una capsula in fibra di carbonio che proteggeva il rover e altre apparecchiature dal calore durante l'ingresso nell'atmosfera di Marte. Una volta attraversata l'atmosfera è stato espulso lo scudo termico inferiore e si è aperto un paracadute per rallentare la discesa a una velocità controllata. Con il veicolo che si muoveva a una velocità inferiore a 320 km/h e a circa 1,9 km dalla superficie, il modulo di discesa contenente il rover e una gru volante (in inglese sky crane) si sono staccati dal guscio posteriore e i retrorazzi hanno controllato la restante discesa verso il pianeta. Quando la gru si è avvicinata alla superficie, ha abbassato Perseverance tramite i cavi fintanto che non è stato confermato l'atterraggio, dopodiché i cavi si sono staccati e il modulo di discesa è volato a una certa distanza di sicurezza per evitare di danneggiare il rover.[49]
Il rover Perseverance è atterrato nel cratere Jezero alle 21:55 CET del 18 febbraio 2021.[7] La notizia dell'atterraggio è stata data da Swati Mohan, ingegnera aerospaziale responsabile delle operazioni di guida e controllo della missione.[50][51]
Come la missione InSight,[54] la NASA ha proposto una iniziativa mediatica per coinvolgere il pubblico appassionato: la sonda è stata dotata di microchip con incisi i nomi delle persone che hanno partecipato all'iniziativa: tramite la compilazione di un form era possibile far aggiungere il proprio nome ricevendo una sorta di carta di imbarco con lo stemma ufficiale della missione. Dopo aver registrato i propri nomi, i partecipanti hanno ricevuto un biglietto digitale con i dettagli del lancio e della destinazione della missione.[55] Durante il periodo di registrazione sono stati presentati 10.932.295 nomi. Inoltre, la NASA ha annunciato nel giugno 2019 che nell'autunno del 2019 si sarebbe tenuto un concorso studentesco per il nome del rover, con la votazione sui nove nomi finalisti che si sarebbe tenuta nel gennaio 2020. Perseverance è stato annunciato come il nome vincitore il 5 marzo 2020.[56]
Come da consuetudine, sono stati posti vari abbellimenti e tributi sulla sonda, tra i quali una piccola targa di alluminio su Perseverance per commemorare l'impatto della pandemia di COVID-19 e rendere "omaggio alla perseveranza degli operatori sanitari di tutto il mondo". Sulla targa è rappresentata la Terra sopra il bastone di Asclepio, con una linea che mostra la traiettoria della navicella spaziale Mars 2020 in partenza dalla Terra.[57]
La NASA ha diffuso pubblicamente i momenti della discesa e dell'atterraggio di Perseverance sul suolo marziano, con Swati Mohan, ingegnere aerospaziale della NASA di origini indiane, che ha annunciato in diretta l'avvenuto atterraggio.[58]
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