Per i primi mesi del 2021, l'atmosfera marziana brulicava di nuovi visitatori dalla Terra. Primo, era la sonda Hope dell'Agenzia Spaziale degli Emirati Arabi Uniti, seguito dal cinese Tianwen-1 che entra in orbita.

Più recentemente la Nasa ha fatto atterrare il rover più grande di sempre su Marte e il suo compagno, un geniale elicottero, entrambi hanno stabilito nuove pietre miliari da allora.

Il prossimo visitatore del pianeta sarà il lander della missione Tianwen-1, che tenterà di raggiungere la superficie di Marte a metà maggio. Per entrare nell'atmosfera marziana, utilizzerà una tecnica leggermente diversa dalle missioni precedenti.

Atterrare su Marte è notoriamente pericoloso:più missioni sono fallite che riuscite. Un atterraggio di successo su Marte richiede di entrare nell'atmosfera a velocità molto elevate, quindi rallentare la navicella nel modo giusto mentre si avvicina alla sua posizione di atterraggio.

Questa fase della missione, noto come entrata-discesa-atterraggio, è il più critico. Le missioni precedenti hanno utilizzato diversi modi di ingresso atmosferico marziano.

Il perfezionamento dell'ingresso nell'atmosfera di Marte è stato aiutato dall'esperienza di riportare la navicella spaziale sulla Terra. La Terra potrebbe avere un'atmosfera significativamente diversa da Marte, ma i principi restano gli stessi.

Un'astronave in orbita attorno a un pianeta si muoverà molto velocemente, per mantenersi vincolato a quell'orbita. Ma se l'astronave entrasse nell'atmosfera a una velocità così elevata, anche uno sottile come quello di Marte, si brucerebbe. Tutto ciò che entra nell'atmosfera deve essere rallentato in modo significativo e per liberarsi del calore generato durante questo breve viaggio. Ci sono diversi modi per farlo.

I veicoli spaziali sono protetti dal calore generato durante l'ingresso nell'atmosfera mediante scudi termici. Varie missioni in passato hanno utilizzato tecniche come l'assorbimento del calore, un rivestimento isolante, riflettendo il calore nell'atmosfera o mediante ablazione, bruciando il materiale dello scudo.

Dalle missioni Apollo degli anni '60 al più recente Dragon di SpaceX, queste tecniche sono state utilizzate con successo, e funzionano davvero bene per la Terra. Ma quando si tratta di Marte, gli ingegneri devono adottare alcune misure aggiuntive.

Atterraggio su Marte

Gli orbiter sono progettati per monitorare la superficie di un pianeta dall'orbita e agire come una stazione di trasmissione delle comunicazioni. Quando ci si avvicina a un pianeta, il veicolo spaziale è solitamente diretto lungo orbite ellittiche successivamente più piccole, rallentando ogni volta, finché non raggiunge la sua orbita di destinazione. Questa tecnica può essere utilizzata anche per abbassare l'orbita di un veicolo spaziale prima dell'ingresso atmosferico di un lander.

L'intera manovra si svolge in pochi mesi e non richiede alcuna attrezzatura aggiuntiva, un modo efficiente per risparmiare carburante. Poiché utilizza l'atmosfera superiore del pianeta per applicare i freni, si chiama aerobraking. L'aerobraking è stato utilizzato per varie missioni su Marte, tra cui ExoMars Trace Gas Orbiter e Mars Reconnaissance Orbiter.

L'aerofrenatura può rallentare notevolmente il veicolo spaziale, ma per le missioni con i rover da atterrare diventa più complicato. Su Marte, la densità atmosferica è solo l'1% della Terra e non ci sono oceani in cui la navicella spaziale possa tuffarsi in sicurezza. La forma smussata della navicella spaziale da sola non basta a ridurre la velocità.

In precedenza, le missioni riuscite hanno utilizzato misure aggiuntive. La navicella spaziale Mars Pathfinder ha usato i paracadute per decelerare, facendo affidamento su un esclusivo sistema di airbag che è entrato in azione negli ultimi secondi per assorbire lo shock di atterraggio. I rover Spirit e Opportunity sono atterrati con successo su Marte con la stessa tecnica.

Pochi anni dopo, Il rover Curiosity ha utilizzato un nuovo sistema di atterraggio. Negli ultimi secondi, sono stati lanciati razzi, permettendo alla navicella di librarsi mentre un cavo, una gru celeste, abbassava il rover sulla polverosa superficie marziana. Questo nuovo sistema ha dimostrato la consegna di un carico utile pesante su Marte e ha aperto la strada a missioni più grandi.

Più recentemente, il rover Perseverance atterrato all'inizio del 2021, utilizzato l'affidabile gru e due tecnologie più avanzate. Queste nuove funzionalità che utilizzavano immagini dal vivo prese dalle sue telecamere hanno consentito una più accurata, atterraggio affidabile e più sicuro.

Zhurong:il "dio del fuoco"

L'atterraggio del rover cinese Tianwen-1 è la prossima missione su Marte. L'ambiziosa missione ha in orbita, componenti per l'atterraggio e lo spostamento:la prima missione a includerli tutti e tre al primo tentativo. Sta già girando intorno al pianeta rosso da quando è entrato nell'orbita di Marte il 24 febbraio e tenterà di far atterrare il suo rover Zhurong, che significa "dio del fuoco", a metà maggio.

In misura, Zhurong cade tra lo Spirito e la Perseveranza e trasporta sei pezzi di equipaggiamento scientifico. Dopo l'atterraggio, Zhurong esaminerà i dintorni per studiare il suolo marziano, geomorfologia e atmosfera, e cercherà segni di ghiaccio d'acqua sotto la superficie.

Tradizionalmente, le autorità cinesi non rivelano molte informazioni prima dell'evento. Però, sulla base di una prima panoramica della missione da parte di alcuni ricercatori cinesi, conosciamo la sequenza di atterraggio che la navicella tenterà di seguire.

Il 17 maggio Zhurong, protetto da un aeroshell (un guscio protettivo che circonda il veicolo spaziale che include lo scudo termico), entrerà nell'atmosfera a una velocità di 4 km/s. Quando rallenta abbastanza, verranno lanciati i paracadute. Nell'ultima fase della sequenza, razzi con motori a spinta variabile saranno utilizzati per un'ulteriore decelerazione.

In contrasto con la sua controparte americana, Tianwen-1 impiegherà due tecnologie affidabili:un telemetro laser per capire dove si trova rispetto al terreno marziano e un sensore a microonde per determinarne la velocità in modo più accurato. Questi saranno utilizzati per la correzione della navigazione durante la sua fase di discesa con il paracadute. Durante la fase di discesa motorizzata al termine, l'imaging ottico e Lidar aiuterà nel rilevamento dei pericoli.

Poco prima del touchdown, inizierà una sequenza automatizzata di evitamento degli ostacoli per l'atterraggio morbido. Se la missione ha successo, La Cina sarà il primo Paese a far atterrare un rover su Marte nel suo primo tentativo. Pochi giorni dopo, Zhurong sarà pronto per esplorare la superficie.

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.