La NASA sta inviando su Marte un nuovo robot armato di laser. Ma a differenza dei laser della fantascienza, questo è usato per studiare mineralogia e chimica fino a circa 20 piedi (7 metri) di distanza. Potrebbe aiutare gli scienziati a trovare segni di vita microbica fossilizzata sul Pianeta Rosso, pure.

Uno dei sette strumenti a bordo del rover Mars 2020 che verrà lanciato quest'estate, SuperCam è stato costruito da un team di centinaia di persone e racchiude ciò che in genere richiede diverse apparecchiature considerevoli in qualcosa di non più grande di una scatola di cereali. Spara un raggio laser a impulsi dall'albero del rover, o "testa, " per vaporizzare a distanza piccole porzioni di roccia, fornendo informazioni che saranno essenziali per il successo della missione.

Ecco uno sguardo più da vicino a ciò che rende lo strumento così speciale:

Una portata lontana

L'uso di un raggio laser aiuterà i ricercatori a identificare i minerali che sono al di fuori della portata del braccio robotico del rover o in aree troppo ripide per il rover. Consentirà anche loro di analizzare un obiettivo prima di decidere se guidare il rover lì per ulteriori analisi. Di particolare interesse:minerali che si sono formati in presenza di acqua liquida, come argille, carbonati e solfati. L'acqua liquida è essenziale per l'esistenza della vita come la conosciamo, compresi i microbi, che avrebbe potuto sopravvivere su Marte miliardi di anni fa.

Gli scienziati possono anche utilizzare le informazioni di SuperCam per decidere se acquisire i nuclei di roccia per il sistema di memorizzazione nella cache dei campioni del rover. Mars 2020 raccoglierà questi campioni di carota in tubi di metallo, eventualmente depositandoli in un luogo predeterminato per una futura missione da recuperare e riportare sulla Terra.

Messa a fuoco laser

SuperCam è essenzialmente una versione di nuova generazione della ChemCam del rover Curiosity. Come il suo predecessore, SuperCam può utilizzare un raggio laser a infrarossi per riscaldare il materiale che colpisce a circa 18, 000 gradi Fahrenheit (10, 000 gradi Celsius) - un metodo chiamato spettroscopia di rottura indotta da laser, o LIBS - e lo vaporizza. Una telecamera speciale può quindi determinare la composizione chimica di queste rocce dal plasma che viene creato.

Proprio come ChemCam, SuperCam utilizzerà l'intelligenza artificiale per cercare bersagli rocciosi che valga la pena fare zapping durante e dopo i viaggi, quando gli umani sono fuori dal giro. Inoltre, questa A.I. aggiornata consente a SuperCam di puntare in modo molto preciso su piccoli elementi rocciosi.

Un'altra nuova funzionalità di SuperCam è un laser verde in grado di determinare la composizione molecolare dei materiali di superficie. Questo raggio verde eccita i legami chimici in un campione e produce un segnale a seconda di quali elementi sono legati insieme - una tecnica chiamata spettroscopia Raman. SuperCam utilizza anche il laser verde per far sì che alcuni minerali e sostanze chimiche a base di carbonio emettano luce, o fluorescente.

Minerali e sostanze chimiche organiche emettono fluorescenza a velocità diverse, quindi il sensore di luce di SuperCam è dotato di un otturatore che può chiudersi alla velocità di 100 nanosecondi alla volta, così velocemente che pochissimi fotoni di luce vi entreranno. L'alterazione della velocità dell'otturatore (una tecnica chiamata spettroscopia di luminescenza risolta nel tempo) consentirà agli scienziati di determinare meglio i composti presenti.

Inoltre, SuperCam può utilizzare la luce visibile e infrarossa (VISIR) riflessa dal Sole per studiare il contenuto minerale di rocce e sedimenti. Questa tecnica VISIR integra la spettroscopia Raman; ogni tecnica è sensibile a diversi tipi di minerali.

Laser con controllo del microfono

SuperCam include un microfono in modo che gli scienziati possano ascoltare ogni volta che il laser colpisce un bersaglio. Il suono scoppiettante creato dal laser cambia leggermente a seconda delle proprietà del materiale di una roccia.

"Il microfono ha uno scopo pratico dicendoci qualcosa sui nostri bersagli rocciosi a distanza. Ma possiamo anche usarlo per registrare direttamente il suono del paesaggio marziano o l'albero del rover che gira, " ha affermato Sylvestre Maurice dell'Istituto di ricerca in astrofisica e scienze planetarie di Tolosa, Francia.

Il rover Mars 2020 segna la terza volta che questo particolare design del microfono andrà sul pianeta rosso, ha detto Maurizio. Alla fine degli anni '90, lo stesso progetto ha viaggiato a bordo del Mars Polar Lander, che si è schiantato sulla superficie. Nel 2008, la missione Phoenix ha riscontrato problemi di elettronica che hanno impedito l'utilizzo del microfono.

Nel caso di Marte 2020, SuperCam non ha l'unico microfono a bordo del rover:un ingresso, Il microfono di discesa e atterraggio catturerà tutti i suoni del rover delle dimensioni di un'auto che si fa strada verso la superficie. Aggiungerà l'audio al video a colori registrato dalle telecamere del rover, catturare un atterraggio su Marte come mai prima d'ora.

Lavoro di squadra

SuperCam è guidato dal Los Alamos National Laboratory nel New Mexico, dove è stata sviluppata la Body Unit dello strumento. Quella parte dello strumento include diversi spettrometri, elettronica e software di controllo.

L'unità mast è stata sviluppata e costruita da diversi laboratori del CNRS (centro di ricerca francese) e delle università francesi sotto l'amministrazione aggiudicatrice del CNES (agenzia spaziale francese). Gli obiettivi di calibrazione sul ponte del rover sono forniti dall'Università spagnola di Valladolid.

Il JPL sta costruendo e gestirà le operazioni del rover Mars 2020 per la direzione della missione scientifica della NASA presso la sede dell'agenzia a Washington.