Sembra abbastanza semplice:se possiamo mandare un uomo sulla Luna per una partita di golf, perché abbiamo rover su Marte ?
Marte, dopo tutto, è il pianeta che assomiglia di più alla Terra - cioè, se la Terra avesse una temperatura media di meno 81 gradi Fahrenheit (meno 63 gradi Celsius), fosse apparentemente senza vita e avesse una sottile atmosfera marziana [fonte:Mars Exploration] . Tuttavia, i suoi modelli geologici ricordano una varietà di luoghi che conosciamo sulla Terra, dalle antiche terre dello stato di Washington, devastate dalle inondazioni ed erose, ai deserti della Valle della Morte e al permafrost dell'Antartide.
Naturalmente, ciò non significa che una missione con equipaggio su Marte sia simile a una vacanza in California. I rover hanno consentito ai programmi spaziali non solo di esplorare la superficie marziana, ma anche di scoprire alcuni dei problemi che potrebbero sorgere se un giorno mandassimo donne o uomini sul pianeta.
ContenutoInviare un rover in missione su Marte non è facile come mandare un'auto per bambini con un walkie-talkie inchiodato al tetto. Esploreremo sia la tecnologia che gli strumenti utilizzati sui rover per l'esplorazione di Marte, osservando anche il modo in cui comunicano con la Terra.
E la tecnologia non delude; il rover Curiosity, lanciato nel 2011, dispone di strumenti che appartengono davvero a un film di fantascienza. (Suggerimento:laser.)
Finora abbiamo provato a entrare in contatto con Marte 40 volte. L'ex Unione Sovietica guidò le prime cinque missioni, che ebbero luogo dal 1960 al 1962. Tutte le missioni erano sorvoli del pianeta, il che significa che le navi dovevano orbitare attorno a Marte per inviare immagini. Quelle missioni furono tutte fallimenti; o la navicella spaziale non è riuscita a raggiungere il pianeta oppure si è rotta durante il viaggio.
La prima missione riuscita fu il viaggio del 1964 del Mariner 4, un velivolo statunitense che restituì 21 immagini del pianeta.
Da quel momento in poi, gli Stati Uniti, l’ex Unione Sovietica, il Giappone e l’Agenzia spaziale europea hanno lanciato missioni sul pianeta Marte. Nelle sezioni seguenti esploreremo non solo i rover stessi, ma anche alcune delle scoperte che hanno fatto.
Quindi, se siamo così avanzati e fantasiosi da poter costruire robot estremamente complicati su Marte, perché non possiamo semplicemente inviare Terry l'astronauta? La ragione più importante è probabilmente anche la più ovvia:Terry probabilmente non ce la farebbe ad arrivare.
Cioè, solo circa un terzo delle missioni lanciate finora si sono concluse con un "successo", nel senso che hanno compiuto un viaggio su Marte intatti. Sebbene sia facile essere ottimisti riguardo a quasi un terzo dei rover che ci hanno fornito informazioni preziose, non è così facile incoraggiare un track record del genere quando Terry l'astronauta è nella foto. Pochi di noi apprezzano la possibilità di morire ogni tre giorni sul lavoro.
Il costo, ovviamente, è un altro fattore. Mentre Curiosity, il rover più recente che fa parte della missione Mars Science Laboratory della NASA, è costato ben 2,47 miliardi di dollari per la costruzione, la NASA non ha ancora dovuto tenere conto di cose fastidiose come permettere a qualcuno di respirare ossigeno [fonte:Space.com]. O tornare da Marte, se è per questo.
Tieni presente che un rover su Marte rimane sul pianeta per sempre quando abbiamo finito con loro, ma il viaggio di Terry l'astronauta è più una vacanza che un trasloco. E questo significa cibo, carburante, smaltimento dei rifiuti e una miriade di altri costi, il doppio.
Al di là della logistica e dei costi ci sono tutte le vaste incognite su come il sistema umano potrebbe reagire a un'atmosfera come quella di Marte.
Poiché Marte non ha un campo magnetico, gli esseri umani riceverebbero enormi dosi di radiazioni cosmiche – non un problema sulla Terra, dove il campo magnetico del pianeta lavora per bloccarle. Un viaggio di 1.000 giorni su Marte ha il potenziale per comportare una probabilità del 40% che l'astronauta sviluppi il cancro dopo il ritorno sulla Terra - non necessariamente qualcosa che molte persone cercano quando fanno un colloquio di lavoro [fonte:NASA Science]. /P>
Tieni presente, inoltre, che se Terry l'astronauta è anche Terry la donna, è ancora più a rischio:avere il seno e gli organi riproduttivi femminili presenta quasi il doppio del rischio di cancro [fonte:NASA Science]. Quindi, senza Terry l'astronauta che si sottopone a dosi massicce di raggi cancerogeni, ci ritroviamo con esploratori robotici.
La cosa più allettante dell’esplorazione di Marte è la promessa di trovare acqua – o prove passate di acqua. "L'acqua è fondamentale perché quasi ovunque troviamo acqua sulla Terra troviamo vita", sottolinea il sito web della NASA. "Se una volta Marte avesse avuto acqua liquida, o ce l'ha ancora oggi, è interessante chiedersi se sulla sua superficie si siano potute sviluppare forme di vita microscopiche."
Le prime missioni su Marte erano flyby, il che significa che erano semplicemente navi orbitanti che inviavano fotografie del pianeta. Il primo fu il Mariner 3 nel 1962; tuttavia, la prima orbita e le prime fotografie riuscite arrivarono nel 1965 dal Mariner 4.
Quando i sorvoli terminarono nel 1969, la serie successiva di missioni coinvolse gli orbiter. La NASA ha progettato questi veicoli spaziali per orbitare a lungo termine attorno a Marte, raccogliendo fotografie. Il Mariner 9, nel 1972, fu il primo a scattare fotografie dell'intera superficie di Marte.
Le missioni in orbita sono continuate, incluso il lancio nel 2005 del Mars Reconnaissance Orbiter. L'orbiter potrebbe individuare oggetti piccoli come un piatto, trasportando anche ecoscandagli per trovare l'acqua sotterranea. Forse la cosa più importante è che resta uno strumento di comunicazione cruciale per trasmettere informazioni al controllo della missione.
Ma passiamo ai predecessori dei rover. Viking 1 e 2, lanciati a metà degli anni '70, erano entrambi dotati di lander che scesero sulla superficie di Marte. Furono i primi a scoprire che Marte era autosterilizzante, il che significa che la combinazione delle radiazioni ultraviolette con il suolo secco e la natura ossidante della chimica del suolo impedisce la formazione di organismi.
Quando pensiamo a macchine più moderne che atterrano su Marte, di solito iniziamo con la missione Pathfinder del 1995. Il Pathfinder era composto da un lander, dotato di paracadute per entrare nell'atmosfera di Marte, e dal rover Sojourner. L'attrezzatura ha restituito migliaia di immagini, nonché 15 analisi chimiche di dati meteorologici e del suolo.
Nel 2003, il team della missione Mars Exploration Rover ha lanciato Spirit e Opportunity, uno dei quali stava ancora attraversando il pianeta alla fine del 2011.
Spirito e Opportunità, a quanto pare, non sono solo parole che usiamo per sentirci meglio quando siamo depressi. Nel 2003, la NASA ha lanciato i rover Spirit e Opportunity, dai nomi allegri, che hanno intrapreso una missione di mobilità e distanza di gran lunga maggiore rispetto a Pathfinder.
Entrambi i rover condividono alcune caratteristiche degne di nota. Possono sia generare energia dai pannelli solari sia immagazzinarla in batterie interne. Nel caso in cui qualche omino verde si trovi nelle vicinanze, i rover possono acquisire immagini a colori ad alta risoluzione o utilizzare telecamere di ingrandimento per consentire agli scienziati terrestri di esaminare gli oggetti.
Numerosi spettrometri sul braccio dei rover utilizzano tutti i tipi di trucchi per determinare la composizione delle rocce, incluso il monitoraggio della quantità di calore che un oggetto emette e il lancio di particelle alfa. Spirit e Opportunity erano inoltre dotati di un trapano installato (Rock Abrasion Tool) per perforare la superficie del pianeta.
Il corpo del rover è la scatola elettronica calda (WEB). Un ponte per l'attrezzatura si trova sulla parte superiore del rover, dove risiedono l'albero (o l'occhio del periscopio) e le telecamere. Le pareti dipinte in oro del corpo del rover possono resistere a temperature di meno 140 gradi Fahrenheit (meno 96 gradi Celsius).
All'interno del WEB del rover ci sono batterie agli ioni di litio, radio e oggetti elettronici come gli spettrometri, che richiedono tutti calore per funzionare. Il cervello del rover è un computer paragonabile a un potente laptop di fascia alta ma con speciali funzioni di memoria che non si distruggono con le radiazioni e gli spegnimenti. I computer inoltre controllano continuamente le temperature per garantire un rover "sano".
Ciò che Spirit e Opportunity hanno scoperto è stato un merito della tecnologia che ha permesso loro di esplorare il Pianeta Rosso. Nel giro di un paio di mesi dallo sbarco, l'Opportunity ha scoperto prove di acqua salata, che lasciano aperta la possibilità che la vita (e le indicazioni fossili) possano essere esistite un tempo sul pianeta. Spirit si è imbattuto in rocce che indicavano un Marte precedente e indisciplinato, segnato da impatti, vulcanismo esplosivo e acqua sotterranea [fonte:NASA Mars].
Sia Spirito che Opportunità non rispondono più. La NASA ha concluso la missione di Spirit nel 2011 e gli ingegneri del Mission Control del Jet Propulsion Laboratory (JPL) della NASA non sono riusciti a rilanciare Opportunity nel 2019.
In sei anni, Spirit ha catturato 124.838 immagini e ha viaggiato per 4,8 miglia. Nel frattempo, Opportunity è rimasto sul mercato per più di 14 anni, ha catturato 217.594 immagini grezze e ha viaggiato per 28 miglia.
Non è sufficiente dire che Spirit e Opportunity hanno telecamere e alcune fantasiose apparecchiature radio. Con un peso di 170 chilogrammi (384 libbre) ciascuno e un totale di 850 milioni di dollari per la costruzione, faresti meglio a credere che l'attrezzatura non sia semplicemente il tuo fidato MacBook incollato a una radio AM/FM.
Innanzitutto, una telecamera panoramica, montata su ciascun rover, fornisce un contesto geologico più ampio. Situata sull'albero a circa 1,5 metri da terra, la fotocamera non si limita a scattare immagini a colori ma è dotata di 14 filtri diversi in grado di identificare bersagli di roccia e terreno per uno sguardo più ravvicinato.
Uno spettrometro a emissione termica in miniatura identifica i minerali nel sito con un piccolo aiuto dalle lunghezze d'onda degli infrarossi. Aiuta a trovare modelli distintivi che potrebbero mostrare il movimento dell'acqua. Sul braccio del rover c'è uno spettrometro Moessbauer, che viene posizionato direttamente sui campioni per trovare minerali contenenti ferro, un altro strumento che aiuta a determinare in che modo l'acqua ha influenzato il suolo e la roccia.
Per determinare la composizione delle rocce, esiste uno spettrometro a raggi X con particelle alfa, lo stesso tipo che si trova nei laboratori di geologia, che aiuta gli scienziati a determinare origini e cambiamenti nei campioni. Lo strumento di imaging microscopico può studiare attentamente la formazione e le variazioni delle rocce.
Ma come diavolo possiamo scoprire davvero queste incredibili scoperte fatte da Spirito e Opportunità? Beh, non è esattamente l'impianto radioamatoriale del tuo prozio. Sebbene sia disponibile anche una radio UHF a bassa potenza e bassa velocità con una velocità di trasmissione dati scarsa, viene utilizzata principalmente come backup e nella fase di atterraggio.
In generale, gli orbiter comunicano solo circa tre ore di informazioni direttamente alla Terra. Il resto viene effettivamente intercettato e inviato ai veicoli orbitanti Mars Odyssey e Mars Global Surveyor, che trasmettono alla Terra e viceversa.
L'orbiter si sposta da un orizzonte all'altro in circa 16 minuti; 10 di quei minuti possono essere utilizzati per comunicare con i rover [fonte:NASA]. Se dovessimo indovinare, circa 10 megabyte di dati giornalieri potrebbero essere inviati sulla Terra. Ciò è particolarmente utile perché gli orbiter sono in stretto contatto con entrambi i rover e hanno una finestra molto più lunga per comunicare con la Terra rispetto a entrambi i rover.
Ciascun rover utilizza due antenne per la comunicazione:un'antenna ad alto guadagno che può orientarsi per trasmettere informazioni verso un'antenna sulla Terra e un'antenna a basso guadagno che può ricevere e inviare informazioni da ogni direzione a una velocità inferiore rispetto all'antenna ad alto guadagno. guadagnare antenna.
Tutte queste comunicazioni avvengono sulla Deep Space Network (DSN), una rete internazionale di antenne con strutture di comunicazione nel deserto del Mojave in California; Madrid, Spagna; e Canberra, Australia.
Attualmente sulla superficie marziana sono presenti due rover:Curiosity e Perseverance. Curiosity, che ha 17 telecamere, è atterrato nel cratere Gale nel 2012. Il rover Curiosity che ospita il Mars Science Laboratory è circa il doppio di Spirit e Opportunity. Lungo circa 3 metri (10 piedi) e alto 2 metri (7 piedi), il rover pesa circa 900 chilogrammi (2.000 libbre) e ha una sospensione "a bilanciere" che bilancia il veicolo sul terreno roccioso marziano.
Perseverance è atterrato nel 2020 al cratere Jezero e vaga per il paesaggio marziano alla ricerca di prove della vita microbica passata.
Anche se i rover non timbrano esattamente l'orologio ogni mattina, inviano immagini, insieme a dati sulla strumentazione e sullo stato, ai loro capi sulla Terra.
Estrapolando dai dati, gli scienziati inviano comandi al rover durante la finestra di tre ore di comunicazione diretta con l'antenna ad alto guadagno. Il rover resta quindi da solo per 20 ore, eseguendo comandi e inviando dati di immagini ai due satelliti soprastanti. I comandanti del rover potrebbero dirgli di spostarsi verso una nuova roccia, macinare una roccia, analizzare una roccia, scattare foto o raccogliere altri dati con altri strumenti.
Il rover e gli scienziati ripetono questo schema per circa 90 giorni. A quel punto, la potenza del rover inizierà a diminuire. Inoltre, Marte e la Terra diventeranno sempre più distanti, rendendo la comunicazione più difficile. Alla fine, il rover non avrà abbastanza potenza per comunicare, sarà troppo lontano o subirà un guasto meccanico e la missione finirà.
Nel novembre 2011, la NASA ha lanciato il Mars Science Laboratory per studiare il suolo e le rocce alla ricerca di composti organici o condizioni che potrebbero aiutarci a capire se Marte è, o è mai stato, in grado di supportare l'"abitabilità" della vita sul pianeta.
Il Mars Science Laboratory è in realtà una funzione del rover Curiosity, che ospita gli strumenti scientifici che raccoglieranno e analizzeranno i campioni.
Nel 2004, la NASA ha selezionato alcune proposte diverse per le indagini e le attrezzature da includere nel laboratorio. Insieme a Stati Uniti e Canada, anche Spagna e Russia hanno strumenti nella missione. La Spagna sta studiando la Stazione di Monitoraggio Ambientale Rover, progettata per rilevare l'atmosfera e i raggi ultravioletti. La Russia ha fornito lo strumento Dynamic Albedo of Neutrons, che misura l'idrogeno sotto la superficie del pianeta, indicando acqua o ghiaccio.
Una suite di strumenti chiamata Sample Analysis at Mars analizzerà i campioni. (La denominazione creativa non è generalmente una priorità nelle missioni scientifiche.) Dopo che il braccio del rover avrà raccolto i campioni, un gascromatografo, uno spettrometro di massa e uno spettrometro laser misureranno i composti contenenti carbonio e i rapporti isotopici, che indicano la storia dell'acqua sulla superficie terrestre. Marte. Uno spettrometro a raggi X con particelle alfa misurerà la quantità di diversi elementi.
A bordo del laboratorio troverai anche i seguenti pratici strumenti:
Ma siamo onesti:la parte più interessante del Mars Science Laboratory è probabilmente la ChemCam, che "utilizza impulsi laser per vaporizzare sottili strati di materiale da rocce marziane o bersagli del suolo fino a 7 metri (23 piedi) di distanza" [fonte:Mars Science Fatto di laboratorio].
Determinerà quali atomi rispondono al raggio mentre un telescopio mostra ciò che il laser illumina. Aiuteranno gli scienziati a determinare esattamente cosa vorrebbero che il rover viaggiasse o raccogliesse. Oltre a ciò, è semplicemente fantastico avere i laser sui robot.
