Rappresentazione artistica del rover ExoMars dell'ESA (in primo piano) e della piattaforma scientifica russa (sfondo) su Marte. Credito:ESA/ATG medialab
Nella vita di tutti i giorni guardiamo e tocchiamo le cose per scoprire di cosa sono fatte. Una potente tecnica scientifica fa lo stesso usando i laser e tra due anni volerà nello spazio per la prima volta.
Un ricercatore che lavora con l'ESA ha studiato come i laser potrebbero essere utilizzati nelle future missioni spaziali.
"Spariamo un laser su un materiale di interesse, " spiega Melissa McHugh della Leicester University nel Regno Unito, "e misurare quanto cambia il suo colore man mano che si disperde sulla superficie, identificare le molecole responsabili.
"Questa è una tecnica ben consolidata a livello terrestre - utilizzata in tutti i tipi di campi dalla sicurezza alla farmacologia alla storia dell'arte - sia nei laboratori che utilizzando dispositivi portatili".
Il rover ExoMars dell'ESA trasporterà la prima unità di questo tipo nello spazio nel 2020 per aiutare a cercare potenziali biomarcatori della vita passata o presente su Marte, e resti minerali del caldo del pianeta, passato umido.
"La mia ricerca ha esaminato fino a che punto possiamo estendere la tecnica in futuro, "aggiunge Melissa.
"Il rover dell'ESA lancerà il suo laser su campioni frantumati che sono stati prelevati all'interno, ma possiamo anche utilizzare la tecnica a distanze maggiori:è già stato fatto per centinaia di metri".
Il Mars Rover 2020 della NASA trasporterà uno strumento simile su un albero esterno per il telerilevamento di promettenti affioramenti rocciosi.
Analisi in loco di rocce basaltiche presso il complesso vulcanico di Bjockfjord sull'isola di Spitsbergen, Norvegia, durante i test per ExoMars. Sulla sinistra, un'immagine ad alta risoluzione di una roccia basaltica mostra i punti identificati per ulteriori analisi. Sulla destra, i risultati della spettroscopia Raman basata su laser ottenuti in alcuni di questi spot selezionati; nei punti 5 e 6, Raman ha rilevato b-carotene e pirosseno organici. Questo test è stato eseguito durante lo sviluppo dello strumento Raman Laser Spectrometer, che volerà sul rover ExoMars 2020 dell'ESA. Credito:ESA - Team Raman, AMASE
"C'è stato molto lavoro qui sulla Terra per estendere questa tecnica, "dice Melissa, "per aiutare a rilevare gli esplosivi, ad esempio, o materiali nucleari.
"Richiede un potente laser pulsato, oltre a una fotocamera sincronizzata sensibile per rilevare la luce riflessa, tenendo presente che solo uno su un milione di fotoni dal laser viene disperso".
Lo scienziato indiano Chandrasekhara Raman è stato insignito del premio Nobel per aver scoperto l'effetto, seguendo il suo interesse per capire perché il mare sembra blu.
Con la tecnologia che sta per essere provata in volo, i pianificatori di missione stanno esaminando le applicazioni di follow-up per lo spazio, e la ricerca di Melissa si concentra sullo stabilire cosa si può e cosa non si può fare.
"C'è molta eccitazione nel prendere questa potente tecnica e usarla su altri pianeti, " commenta, "ma naturalmente ci sono tutti i tipi di massa, limitazioni del volume e dell'inoltro dei dati.
Test del prototipo di spettroscopia laser Raman per il rover ExoMars dell'ESA, che si svolge nella miniera di sale di Boulby nel North Yorkshire, che ha somiglianze geologiche con la superficie di Marte, compresi i depositi di cloruro e solfato. Credito:Matthew Gunn
"Parte del mio lavoro consiste nel fornire ai team una stima affidabile delle prestazioni del loro dispositivo in diverse configurazioni:che tipo di laser, che tipo di campioni, che tipo di condizioni di luce ambientale?
"Ad esempio, c'è qualche indicazione che invece di richiedere strumenti sofisticati per il telerilevamento, ci sono modi per ottimizzare le telecamere CCD con qualifica spaziale esistenti per renderle adatte."
Melissa ha fatto diverse visite al centro tecnico dell'ESA a Noordwijk, Paesi Bassi, per usufruire delle sue strutture. Per esempio, ha esposto gli strumenti alle radiazioni per valutare come le loro prestazioni si sarebbero degradate nelle dure condizioni della Luna, Marte o spazio profondo.
