Gli astronauti in missione su Marte sarebbero esposti ad almeno il 60% del limite di dose totale di radiazioni raccomandato per la loro carriera durante il viaggio stesso da e per il Pianeta Rosso, secondo i dati dell'ESA-Roscosmos ExoMars Trace Gas Orbiter presentati al Congresso europeo di scienze planetarie, EPSC, a Berlino, Germania, questa settimana.

Durante l'incontro, il team di telecamere dell'orbiter presenterà anche nuove immagini di Marte. Evidenzieranno anche le sfide affrontate dalla recente tempesta di polvere che ha travolto l'intero pianeta, impedendo l'imaging di alta qualità della superficie.

Monitoraggio delle radiazioni

Il Trace Gas Orbiter ha iniziato la sua missione scientifica su Marte ad aprile, e mentre i suoi obiettivi primari sono quelli di fornire l'inventario più dettagliato dei gas atmosferici marziani fino ad oggi, compresi quelli che potrebbero essere correlati a processi geologici o biologici attivi, il suo monitor delle radiazioni ha raccolto dati dal lancio nel 2016.

Il dosimetro Liulin-MO del rivelatore di neutroni epitermici a risoluzione fine (FREND) ha fornito dati sulle dosi di radiazioni registrate durante la crociera interplanetaria di sei mesi dell'orbiter su Marte, e poiché la navicella spaziale ha raggiunto l'orbita intorno al pianeta.

Sulla terra, un forte campo magnetico e una densa atmosfera ci proteggono dal bombardamento incessante dei raggi cosmici galattici, frammenti di atomi dall'esterno del nostro Sistema Solare che viaggiano a una velocità prossima alla luce e sono altamente penetranti per il materiale biologico.

Nello spazio questo ha il potenziale per causare seri danni agli esseri umani, compresa la malattia da radiazioni, un aumento del rischio di cancro nel corso della vita, effetti sul sistema nervoso centrale, e malattie degenerative, ecco perché l'ESA sta ricercando modi per proteggere al meglio gli astronauti nelle lunghe missioni di volo spaziale.

Le misurazioni di ExoMars coprono un periodo di declino dell'attività solare, corrispondente ad un'elevata dose di radiazioni. L'aumento dell'attività del Sole può deviare i raggi cosmici galattici, anche se i brillamenti e le eruzioni solari molto grandi possono essere pericolosi per gli astronauti.

"Uno dei fattori fondamentali nella pianificazione e progettazione di una missione con equipaggio di lunga durata su Marte è la considerazione del rischio di radiazioni, " afferma Jordanka Semkova dell'Accademia bulgara delle scienze e scienziato capo dello strumento Liulin-MO.

"Le dosi di radiazioni accumulate dagli astronauti nello spazio interplanetario sarebbero diverse centinaia di volte maggiori delle dosi accumulate dagli esseri umani nello stesso periodo di tempo sulla Terra, e parecchie volte più grandi delle dosi di astronauti e cosmonauti che lavorano sulla Stazione Spaziale Internazionale. I nostri risultati mostrano che il viaggio stesso fornirebbe un'esposizione molto significativa alle radiazioni per gli astronauti".

I risultati implicano che in un viaggio di sei mesi verso il Pianeta Rosso, e supponendo di nuovo sei mesi indietro, un astronauta potrebbe essere esposto ad almeno il 60% del limite di dose totale di radiazioni raccomandato per l'intera carriera.

I dati di ExoMars, che è in buon accordo con i dati della crociera su Marte del Mars Science Laboratory nel 2011-2012 e con altri rilevatori di particelle attualmente nello spazio - tenendo conto delle diverse condizioni solari - sarà utilizzato per verificare modelli ambientali di radiazioni e valutazioni del rischio di radiazioni per i membri dell'equipaggio delle future missioni di esplorazione.

Un sensore simile è in preparazione per la missione ExoMars 2020 per monitorare l'ambiente delle radiazioni dalla superficie di Marte. In arrivo nel 2021, la prossima missione comprenderà un rover e una piattaforma scientifica di superficie fissa. Il Trace Gas Orbiter fungerà da relè di dati per le risorse di superficie.

La tempesta di polvere globale si placa

Le radiazioni non sono l'unico pericolo per le missioni su Marte. Una tempesta di polvere globale che ha inghiottito il pianeta all'inizio di quest'anno ha provocato livelli di luce gravemente ridotti in superficie, mandando in letargo il rover Opportunity della NASA. Il rover a energia solare è rimasto in silenzio per più di tre mesi.

In orbita a 400 km sopra la superficie, il sistema di imaging di superficie stereo e colore di ExoMars Trace Gas Orbiter, CASSIS, ha anche sofferto. Poiché la superficie del pianeta era quasi totalmente oscurata dalla polvere, la fotocamera è stata spenta per gran parte del periodo del temporale.

"Normalmente non ci piace pubblicare immagini come questa (a destra), ma mostra come la tempesta di polvere impedisca l'imaging utile della superficie, " dice l'investigatore principale della telecamera, Nicolas Thomas dell'Università di Berna. "Avevamo immagini peggiori di questa quando di tanto in tanto davamo un'occhiata alle condizioni, e non aveva molto senso cercare di guardare attraverso 'zuppa'."

Ma il team della telecamera ha scoperto che anche una nuvola di polvere ha un lato positivo.

"Le osservazioni oscurate dalla polvere sono in realtà abbastanza buone per la calibrazione, " dice Nicolas. "La fotocamera ha una piccola quantità di luce diffusa e abbiamo utilizzato le immagini della tempesta di polvere per trovare la fonte della luce diffusa e iniziare a ricavare algoritmi per rimuoverla".

Dal 20 agosto, CaSSIS ha ricominciato l'imaging 24 ore su 24.

"Abbiamo ancora alcune immagini colpite dalla tempesta di polvere, ma sta tornando rapidamente alla normalità e abbiamo già ricevuto molte immagini di buona qualità dall'inizio di settembre, "aggiunge Nicola.

Un'immagine acquisita il 2 settembre (qui in alto nella pagina), pur non essendo del tutto esente da artefatti, mostra striature scure sorprendenti che potrebbero essere collegate alla tempesta stessa. Una possibile interpretazione è che queste caratteristiche siano state prodotte da "diavoli di polvere" - vortici - che sollevano materiale superficiale sciolto. La Regione, Arianna Colles nell'emisfero sud di Marte, è stato ripreso dalla fotocamera Mars Reconnaissance Orbiter della NASA a marzo, prima della tempesta, e sembrava che ci fossero poche prove di queste striature.

"Siamo molto entusiasti di discutere alcuni dei primi risultati scientifici dell'ExoMars Trace Gas Orbiter all'EPSC questa settimana, così come lo stato di avanzamento della prossima missione di superficie, "dice Håkan Svedhem, Scienziato del progetto Trace Gas Orbiter dell'ESA.

"Mentre i nostri team di strumenti stanno lavorando duramente analizzando i dettagli dell'inventario dei gas atmosferici e preparando questi risultati per la pubblicazione, siamo sicuramente lieti di poter già contribuire a discussioni di attualità sulla tempesta di polvere e su questioni essenziali per le future missioni con equipaggio su Marte".