Se potessi stare sulla superficie di Marte, cosa sentiresti? Mentre otto missioni hanno restituito viste mozzafiato dalla superficie del Pianeta Rosso, nessuno ha restituito alcun suono.

Questo sta per cambiare. Il rover Perseverance della NASA, che è a pochi giorni dal decollo in una missione alla ricerca di segni di vita passata e raccogliere campioni per il futuro ritorno sulla Terra, non ne avrà uno, ma due microfoni a bordo. Si ascolterà mentre il rover precipita nell'atmosfera marziana per l'atterraggio, e un altro registrerà i suoni mentre il rover svolge il suo lavoro scientifico nel cratere Jezero, un antico delta del fiume dove la vita potrebbe essere fiorita.

Se tutto va bene, I microfoni di Perseverance soddisferanno i desideri del co-fondatore della Planetary Society Carl Sagan, che ha scritto una lettera alla NASA nel 1996 sollecitando l'agenzia spaziale a inviare un microfono su Marte.

"Anche se da questo primo esperimento vengono registrati solo pochi minuti di suoni marziani, l'interesse pubblico sarà elevato e l'opportunità per l'esplorazione scientifica reale, " Ha scritto Sagan.

Almeno tre missioni su Marte prima di Perseverance hanno avuto microfoni come parte del loro design. Il primo, che volò su Marte nel 1999 a bordo del Mars Polar Lander della NASA, è stato sponsorizzato da The Planetary Society, ed è diventato il primo strumento scientifico finanziato dal crowdfunding a volare su un altro pianeta. Il Polar Lander si è schiantato sulla superficie, ma sarebbero seguiti altri tentativi. Però, finora, nessuno ci è riuscito.

"I suoni di Marte sono stati a lungo qualcosa che il pubblico ha trovato affascinante e, di conseguenza, che la Planetary Society ha abbracciato e perseguito, " ha detto Bruce Betts, capo scienziato per The Planetary Society. "Risale alle nostre prime idee di espandere le scienze spaziali al pubblico, quindi questo concetto di coinvolgere i nostri sensi con un altro mondo in un modo completamente nuovo è qualcosa in cui la Planetary Society ha creduto. E ora speriamo che si realizzi effettivamente."

I microfoni della perseveranza

Dei due microfoni di Perseverance, uno fa parte dell'Entrata, Sistema di discesa e atterraggio (EDL) responsabile del trasporto sicuro del rover in superficie attraverso l'atmosfera di Marte. L'audio da quel microfono sarà accoppiato con il video a colori ripreso dalle telecamere EDL. Ciò consentirà agli spettatori di provare l'aspetto e il suono dell'atterraggio su Marte per la prima volta.

Il secondo microfono è incluso nello strumento scientifico SuperCam del rover, una versione di nuova generazione della ChemCam con zapping laser del rover Curiosity. Come il suo predecessore, SuperCam utilizza un raggio laser a infrarossi per riscaldare e vaporizzare le rocce e il suolo marziano. Una telecamera speciale può quindi determinare la composizione chimica dei materiali vaporizzati, e rilevare la presenza di qualsiasi composto organico, un'ampia varietà di composti a base di carbonio che costituiscono le proteine ​​per la vita come la conosciamo.

Quando SuperCam fa esplodere una roccia, il suono scoppiettante risultante darà agli scienziati indizi sulla composizione della roccia. Ma sarà anche in grado di registrare i suoni dal rover facendo il suo lavoro, ha detto Greg Delory, il CEO e co-fondatore della società di hardware spaziale Heliospace. Delory è un consulente per il team di microfoni di SuperCam, e ha aiutato a progettare il microfono originale su Marte della Planetary Society.

"Sentendo come gira l'albero, le ruote girano, o sentire come suonano altri strumenti può anche essere un importante strumento diagnostico di ingegneria, " Egli ha detto.

Forse la caratteristica più attesa del microfono è che registrerà anche i suoni di Marte stesso. Ascolteremo l'ululato del vento marziano? Le tempeste marziane producono tuoni come sulla Terra?

Il primo microfono su Marte

L'idea per un microfono su Marte è venuta dallo scienziato planetario Janet Luhmann dell'Università della California, Berkeley a metà degli anni '90.

"Sono stato coinvolto nella scienza su Marte e nella pianificazione delle missioni su Marte per alcuni anni, e mi sono incuriosito perché nessuno avesse considerato il suono come parte dello spettro di percezione che cerchiamo di ottenere con i robot, " lei disse.

Luhmann e alcuni colleghi scienziati dello Space Science Lab della UC Berkeley hanno iniziato a frugare con l'idea, utilizzando componenti standard come microfoni per apparecchi acustici, e testato il concetto in condizioni simili a Marte presso il Mars Wind Tunnel presso l'Ames Research Center della NASA. I risultati sono stati promettenti, e gli scienziati di Berkeley iniziarono a pensare che la NASA potesse essere disposta a far volare il microfono su Marte come strumento da viaggio.

Luhmann ha contattato la Planetary Society per sponsorizzare il microfono di Marte. Co-fondatori della società Bruce Murray, Carl Sagan, e Lou Friedman erano incuriositi, riconoscendo il valore di interesse pubblico di tale strumento. Ma quando hanno presentato il concetto al comitato consultivo scientifico per la missione Mars Polar Lander della NASA, che sarebbe stato lanciato all'inizio del 1999, l'idea di un microfono è stata respinta a titolo definitivo. Non c'era alcun valore scientifico, ha detto il comitato.

"Ricordava molto i primissimi giorni delle missioni planetarie, " ha ricordato Friedman. "Le telecamere non erano incluse nel primo veicolo spaziale Pioneer e Mariner perché la saggezza scientifica del tempo era che l'imaging era solo una trovata; non era una buona scienza. È difficile immaginare che ora, ma il comitato consultivo di allora pensava che sentire i suoni su Marte fosse solo una trovata, pure."

Più o meno nello stesso periodo, L'amministratore della NASA Dan Goldin stava istigando un'iniziativa chiamata "Mars Together" che promuoveva l'idea di una cooperazione scientifica russa e americana sulle future missioni su Marte, in parallelo con la nuova partnership dei paesi sulla Stazione Spaziale Internazionale. Di conseguenza, uno strumento LIDAR russo per studiare la polvere nell'atmosfera di Marte era stato scelto per volare su Mars Polar Lander.

Usando le connessioni forgiate durante i passati sforzi della Planetary Society per riunire scienziati sovietici e americani durante la Guerra Fredda, Friedman e Luhmann hanno chiesto all'investigatore principale del LIDAR russo, Viacheslav Linkin, se fosse interessato ad aggiungere il minuscolo microfono di Marte al suo strumento. Linkin ha detto di sì.

Sostenuto da un'ondata di interesse pubblico nell'udire suoni da Marte, La Planetary Society ha raccolto $ 100, 000 per costruire il microfono di Marte. Deloria, uno dei colleghi scienziati di Berkeley di Luhmann all'epoca, ha aderito al progetto e ha guidato lo sforzo tecnico per ottenere l'unità microfonica integrata nel LIDAR senza richiedere alcuna regolazione della potenza, volume, e le assegnazioni di peso che la NASA aveva dato allo strumento russo.

"Il microfono Mars originale che abbiamo costruito era una piccola scatola intelligente, circa 5 centimetri per lato, del peso di 50 grammi, " ha detto Delory. "Il microfono è stato costruito per ambienti estremi, e l'abbiamo testato abbastanza per sapere quanto fosse robusto."

Lui e il suo team hanno sottoposto il dispositivo a tutti i test immaginabili, utilizzando camere termiche e sottovuoto e tavoli vibranti per assicurarsi che sopravvivesse al lancio, crociera, approdo, e operando nel duro ambiente di Marte, oltre a funzionare in ogni modalità in cui erano collegati. Il microfono ha funzionato perfettamente attraverso l'integrazione e il test con il LIDAR, e quando l'hanno collegato al lander, ha funzionato perfettamente.

Soddisfare i vincoli sui dati della NASA per il microfono si rivelerebbe una sfida, con il team che ha lavorato duramente per perfezionare l'elettronica che ha elaborato e gestito le registrazioni sonore.

"Quando sei un componente aggiuntivo per l'istruzione e la sensibilizzazione del pubblico, non ti viene assegnata gran parte del budget dati, " Ha detto Delory. "Inoltre non volevamo inviare dati senza suoni o suoni non interessanti, quindi abbiamo usato un chip di riconoscimento vocale che avrebbe assorbito i suoni dal microfono e ridotto i dati a qualcosa di veramente gestibile".

La soluzione prevedeva diversi accorgimenti:il microfono poteva registrare per un'ora e poi rimandare indietro solo i suoni più forti. Potrebbe anche prelevare campioni audio casuali durante periodi di tempo specifici per evitare di dover trasmettere ogni secondo di dati.

Delusioni e grandi speranze

Mars Polar Lander decollato da Cape Canaveral, Florida il 3 gennaio 1999. La navicella spaziale è arrivata fino a Marte, e iniziò la sua discesa in superficie il 3 dicembre. Ad un tratto, la navicella sembrava scomparire senza lasciare traccia. I controllori hanno perso il segnale dal veicolo spaziale e, nonostante i ripetuti sforzi per ristabilire le comunicazioni, MPL non si è mai più sentito parlare. Dopo un'indagine approfondita, gli ingegneri hanno concluso che lo scenario più probabile era che la morte di MPL si fosse verificata quando il lander pensava che la scossa derivante dall'apertura delle gambe di atterraggio fosse un touchdown, quindi ha spento i motori troppo presto. Probabilmente si è schiantato ad alta velocità sulla superficie di Marte.

"È stata una grande delusione, " Luhman ha ricordato. "Dal momento che il Mars Microphone ha avuto un enorme successo tra il pubblico e la stampa, avevamo una sala conferenze aperta nel nostro laboratorio per ospitare l'evento di atterraggio e festeggiare. Ma quando si seppe che l'atterraggio era fallito, c'erano alcune persone che sono rimaste in giro per una reazione, ma per lo più c'è stato un esodo. È stata una fine piuttosto triste per il nostro progetto, e abbiamo pensato che ci fossero poche prospettive per un rifacimento".

Ma l'interesse per il progetto del microfono su Marte è continuato. Subito dopo la perdita del Polar Lander, una seconda opportunità per far volare l'esperimento del microfono è stata fornita dall'agenzia spaziale francese CNES nella sua missione Netlander, programmato per il lancio nel 2007. Netlander consisteva in quattro piccoli lander identici in tutto il pianeta che avrebbero studiato l'atmosfera di Marte, superficie, e interni. Però, la missione è stata annullata nel 2004 a causa di difficoltà di finanziamento.

La NASA ha finalmente avuto l'idea di un microfono su Marte per il suo lander Phoenix, che è atterrato vicino al polo nord di Marte nel 2008. Il microfono di Phoenix faceva parte del suo sistema di imaging di discesa e utilizzava un design simile al microfono originale su Polar Lander. La Planetary Society avrebbe provveduto alla divulgazione pubblica. Ma appena prima del lancio, gli ingegneri hanno rilevato un potenziale problema elettronico nel microfono che potrebbe interessare altri sistemi, e il microfono è stato disattivato.

"C'era la possibilità di accendere il microfono dopo che Phoenix aveva raggiunto i suoi obiettivi primari della missione di valutare l'abitabilità locale e ricercare la storia dell'acqua su Marte, " ha detto Betts. "Ma c'erano priorità più alte altrove, ed erano ancora preoccupati per possibili problemi elettrici, quindi non è mai stato acceso prima che Phoenix soccombesse alle condizioni gelide nell'emisfero settentrionale di Marte nel novembre del 2008."

La Planetary Society ha tentato senza successo di ottenere microfoni su Spirit della NASA, Opportunità, Curiosità, e missioni InSight, così come lo sfortunato lander Schiaparelli dell'Agenzia spaziale europea che si è schiantato nel 2016. Ciò significa che spetta a Perseverance realizzare il sogno di ascoltare i suoni da Marte.

"Ho le stesse speranze per questa missione del Mars Polar Lander!" disse Friedman. "Nulla è cambiato per me in questo senso, perché ogni volta che vediamo la prima immagine, o i primi dati di qualsiasi missione, è sempre emozionante. Aspettare il primo suono da Marte sarà altrettanto emozionante".

I microfoni a bordo di Perseverance sono simili nel design al microfono Mars originale della Planetary Society lanciato nel 1999. È stata una lunga strada fino a questo punto, e Delory non vedono l'ora di sentire finalmente come suona Marte.

"Siamo stati in grado di vedere Marte dal punto di vista dei rover per molto tempo ormai, " ha detto. "Essere in grado di aggiungere un altro senso alla nostra comprensione di Marte sarà incredibile".