Dieci anni fa, gli ingegneri del Jet Propulsion Laboratory della NASA hanno celebrato l'atterraggio di successo del quarto rover su Marte, il rover Curiosity, che ha intrapreso nel 2012 un viaggio per determinare se la vita sarebbe mai esistita sul Pianeta Rosso.
Dall'atterraggio, il rover ha percorso più di 28,1 km e fatto molte scoperte scientifiche. Curiosity è attualmente in procinto di esplorare e attraversare il Monte Sharp, una montagna alta 5,5 km che si trova al centro del cratere Gale. Il robot delle dimensioni di un'auto è dotato di strumenti scientifici utilizzati per studiare il clima e la geologia del pianeta. Allora come è andata la missione? E cosa può insegnarci il rover Curiosity sul passato e sul potenziale futuro dell'esplorazione spaziale?
Un viaggio sul Pianeta Rosso
Il viaggio di Curiosity è iniziato il 26 novembre 2011, quando è stato lanciato a bordo di un razzo Atlas V della United Launch Alliance. Dopo essere entrato nella sua orbita iniziale, il booster Centaur ha effettuato un lancio finale per impostare il rover sulla rotta verso Marte.
Dopo lo sgancio dal booster, il veicolo spaziale ha trascorso più di otto mesi nello spazio ed ha eseguito quattro manovre di correzione della traiettoria per mettere a punto la sua traiettoria mentre si avvicinava al Pianeta Rosso. Durante questo periodo, il rover è stato posizionato in un aeroshell attaccato alla fase di accelerazione. L'aeroshell è stato progettato per proteggere e manovrare il rover durante l'ingresso e la discesa nell'atmosfera marziana, mentre lo "stadio alare" ha fornito alimentazione, comunicazioni e controllo della temperatura per Curiosity in viaggio verso Marte. Quando la navicella si è avvicinata al Pianeta Rosso, ha perso il suo "stadio alare" circa 10 minuti prima di entrare nell'atmosfera.
Dopo essere entrato nell'atmosfera, il veicolo è entrato nella fase di ingresso, discesa e atterraggio (EDL), che la squadra ha soprannominato i "Sette minuti di terrore". Quando il rover è entrato nell'atmosfera marziana, l'aerostato ha iniziato a sparare propulsori per mantenere il rover sulla rotta verso il sito di atterraggio. Durante il rientro, uno scudo termico ha protetto il rover da temperature superiori a 870°C durante il picco di riscaldamento.
Dopo essere rientrato in sicurezza nell'atmosfera, l'aereo ha dispiegato il suo paracadute per decelerare ulteriormente. Dopo essere sceso con il paracadute per poco meno di due minuti, il dispositivo si è separato dall'aeroshell e ha continuato la sua discesa utilizzando un "ascensore volante" alimentato da motori a razzo. L'ascensore ha agito come la fase finale della discesa del rover, rallentandolo per garantire un atterraggio morbido in superficie. La Sky Crane, sospesa sui suoi motori, ha utilizzato dei cavi per abbassare il rover negli ultimi metri in superficie per evitare che i motori della Sky Crane espellessero troppi detriti dalla superficie.
Questo sistema è stato il primo del suo genere mai utilizzato in una missione ed era necessario a causa dell'enorme massa dell'apparato rispetto ai rover precedenti. La massa di Curiosity è di 899 kg, mentre i precedenti rover come Spirit e Opportunity, erano molto più piccoli - solo 185 kg - e utilizzavano un sistema di airbag per l'atterraggio sicuro.
Anche il gemello aggiornato di Curiosity, Perseverance, ha utilizzato il sistema della gru aerea per atterrare su Marte nel febbraio 2021.
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La macchina ha trascorso le settimane successive a essere controllata e testata per assicurarsi che tutti i sistemi funzionassero correttamente.
10 anni e la missione è ancora in corso
In dieci anni di ricerca, Curiosity ha superato di gran lunga i requisiti della missione originale, che originariamente avrebbero dovuto durare solo due anni. Tuttavia, questi studi non sono stati vani: le ruote del rover sono state notevolmente danneggiate dopo aver superato i 28,1 km di percorso, la maggior parte dei quali passava su terreno roccioso. Tuttavia, il team della missione Curiosity è riuscito a rallentare la distruzione delle ruote.
Sono in corso misure per guidare su terreni pianeggianti e il team ha persino sviluppato un algoritmo che consente a Curiosity di regolare la velocità delle sue ruote a seconda delle rocce che scala. Il team della missione sta ora anche insegnando al rover di utilizzare il Mars Hand Lens Imager (MAHLI) sul suo braccio robotico per acquisire immagini delle ruote ogni 500 m di viaggio.
Nonostante l'usura delle ruote di Curiosity, il laboratorio scientifico mobile continua a muoversi, inclusa la salita di 612 m dall'atterraggio, mentre il rover continua a scalare il Monte Sharp. Questo cambiamento di quota ha permesso al team scientifico di esaminare le rocce più giovani e gli strati rocciosi che aiutano a far luce sul passato acquoso di Marte.
Ricerca
La curiosità non solo svela i segreti del passato di Marte. Durante la sua permanenza su Marte, il rover della NASA misura continuamente le radiazioni con il suo Radiation Assessment Detector (RAD). Misurare la quantità di radiazioni a cui è esposto il rover è fondamentale per aiutare gli scienziati a trovare i modi migliori per proteggere gli astronauti nelle future missioni sul Pianeta Rosso.
Uno dei ritrovamenti interessanti è stato fatto nel 2016, quando Curiosity è stata parcheggiata vicino ai Murray Buttes dal 9 al 21 settembre. Durante il parcheggio, il dispositivo RAD ha registrato una riduzione del 4% delle emissioni totali e una riduzione del 7,5% delle emissioni di particelle neutre. Il motivo del declino era che il rover era parcheggiato vicino a uno sperone, che a sua volta impediva ad alcune radiazioni di colpire il rover.
Tali dati aprono la possibilità di utilizzare potenzialmente la regolite marziana per proteggere gli habitat dalle radiazioni sulla superficie o di utilizzare la superficie stessa costruendo habitat in tubi di lava marziana.
Curiosity ha anche misurato per la prima volta il contenuto di carbonio organico totale delle rocce marziane in un campione prelevato nel 2014 dalla baia di Yellowknife. Sebbene questi dati siano stati ottenuti nel 2014, ci sono voluti anni di analisi per comprendere il contesto completo.
“Abbiamo rilevato da 200 a 273 parti per milione di carbonio organico. Questo è paragonabile o addirittura maggiore della quantità trovata nelle rocce in luoghi poco abitati sulla Terra, come parte del deserto di Atacama in Sud America, e più di quanto sia stato trovato nei meteoriti su Marte", ha affermato Jennifer Stern della NASA Centro di volo spaziale Goddard NASA.
Il carbonio organico è la base delle molecole organiche. La presenza di queste molecole organiche non indica necessariamente la presenza della vita, poiché possono formarsi a seguito di processi naturali. Tuttavia, la loro presenza, insieme a precedenti prove di insediamenti su Marte in passato, è di interesse per molti scienziati.
Il rover ha ottenuto questi materiali con l'aiuto di un trapano posizionato sul braccio robotico del dispositivo. Dopo aver selezionato la roccia, il perforatore può prelevare un campione profondo fino a 2 pollici. Durante il processo di perforazione, la roccia viene frantumata in polvere, che può quindi essere trasferita allo strumento Sample Analysis at Mars (SAM).
SAM poi riscalda il campione ad una temperatura di circa 850°C e lo combina con l'ossigeno per convertire il carbonio organico in CO2. Il rover misura quindi la quantità di CO2 prodotta, che viene utilizzata per determinare la quantità esatta di carbonio organico nel campione.
Negli ultimi dieci anni, Curiosity della NASA ha restituito 3102 GB di dati e ha praticato 35 fori. Ad oggi, questi dati hanno consentito la pubblicazione di 883 lavori scientifici. Sebbene il rover stia attualmente riscontrando problemi di usura delle ruote e ridotta potenza del generatore termoelettrico a radioisotopi (RTG), il veicolo robotico ha superato le aspettative e si prevede che continuerà a fare scoperte scientifiche negli anni a venire.
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