Mentre i funzionari della NASA e dell’Agenzia spaziale europea, così come gli scienziati cinesi, pianificano missioni ultra costose e complicate per restituire campioni dal Pianeta Rosso, c’è un numero crescente di ricercatori che ideano progetti a basso costo per andare su Marte, modi nuovi e “low cost” per esplorare ulteriormente il pianeta rosso.
Che si tratti di elicotteri modificati o lander e orbiter poco costosi, dicono che è tempo di scrivere nuovi modi per raccogliere più dati da una varietà di luoghi in quel mondo remoto.
Bethany Ehlmann, una scienziata planetaria del California Institute of Technology di Pasadena, sostiene come realizzare progetti a basso costo per andare su Marte per un prossimo ciclo di indagini:
“Marte, come la Terra, è diverso. Luoghi diversi catturano diverse istantanee ambientali. C’è un sacco di esplorazione da fare”
ha detto Ehlmann ai colleghi di Space.com, citando la possibilità di visitare siti incredibili ed esotici che i veicoli spaziali hanno ripreso dall’orbita, come il sistema di canyon di Valles Marineris e le calotte polari marziane.
“Un sistema complicato come Marte richiede ampiezza e profondità, e questo significa trovare nuovi modi per esplorare in più luoghi abbassando il prezzo per missione spaziale attraverso la tecnologia, o nuovi paradigmi programmatici e collaborazioni.
Immagina una mezza dozzina di esploratori mobili su Marte, gestiti da università di tutto il paese… Ciò darebbe energia agli studenti sulle carriere nel campo della scienza e dell’ingegneria!”
Dopo decenni di esplorazione di Marte, molte delle domande importanti che rimangono possono essere risolte solo con gli stivali a terra, siano questi “stivali” robotici o umani, ha detto Ehlmann.
“La NASA è sempre stata un’agenzia molto avversa al rischio. Questo è completamente comprensibile, dal momento che vengono spesi i dollari dei contribuenti”
ha affermato Robert Lillis, direttore associato per la scienza planetaria e l’astrobiologia all’interno dello Space Sciences Laboratory dell’Università della California, a Berkeley.
I primi progetti a basso costo per andare su Marte
Lillis indica il programma Small Innovative Missions for Planetary Exploration (SIMPLEx) della NASA come un “audace sforzo” per facilitare una scienza planetaria di prim’ordine a una frazione del costo di una tipica missione Discovery, il cui programma ha fissato il costo ad un massimo di $500 milioni per missione.
SIMPLEx, essendo il primo dei progetti a basso costo per andare su Marte, funge anche da pioniere per indagare sul compromesso tra costo e rischio, ha affermato Lillis.
Ad esempio, la missione Escape and Plasma Acceleration and Dynamics Explorers (EscaPADE) è un’impresa SIMPLEx, che promette un ottimo rapporto qualità-prezzo in termini di scienza per dollaro, il costo totale di questa missione su Marte, che dovrebbe arrivare in orbita attorno al Pianeta Rosso nel 2026, è fissato infatti a meno di 80 milioni di dollari.
Le sonde gemelle EscaPADE forniranno una prospettiva “stereo” unica al sistema altamente complesso dell’alta atmosfera di Marte, ha affermato Lillis.
“Le nostre due astronavi, Blue e Gold, ci forniranno due paia di occhi che ci permetteranno, per la prima volta, di comprendere la risposta in tempo reale dei modelli di perdita atmosferica di Marte alle raffiche elettromagnetiche e alle tempeste del vento solare“
ha poi aggiunto.
L’adozione di progetti a basso costo per andare su Marte e sviluppare veicoli spaziali, consentirà alle costellazioni di piccoli satelliti di esplorare e monitorare l’atmosfera marziana con una fedeltà e una copertura senza precedenti, con la stessa Lillis che afferma che “saremo in grado di vedere tutte le parti del pianeta a tutte le ore del giorno, dalla superficie all’alta atmosfera”.
Lillis ha aggiunto che questo tipo di “consapevolezza della situazione” ed i progetti a basso costo per andare su Marte, saranno cruciali per proteggere i futuri esploratori umani, in due modi principali:
- in primo luogo, una migliore caratterizzazione della pressione dell’aria e del vento vicino alla superficie consente un ingresso, una discesa e un atterraggio più sicuri;
- in secondo luogo, il monitoraggio del tempo consentirà previsioni meteorologiche accurate attraverso l’assimilazione dei dati.
“Quando parliamo di previsioni del tempo su Marte, importanti per la sicurezza degli esploratori, stiamo parlando di tempeste di polvere, regionali o globali. Le tempeste di polvere riducono la produzione e la visibilità dell’energia solare”
ha detto Lillis.
Una nuova tecnologia, facente parte dei progetti a basso costo per andare su Marte, è il concetto di Small High Impact Energy Landing Device (SHIELD), ora in fase di studio presso il Jet Propulsion Laboratory (JPL) della NASA nel sud della California.
“SHIELD è fondamentalmente sia un lander che un ammortizzatore in uno”
ha affermato Louis Giersch, il principale ricercatore dello SHIELD.
“Non sarà in grado di mettere in superficie un veicolo spaziale come il rover Perseverance, ma potrebbe consentire agli scienziati di studiare di più sulla superficie marziana mentre viaggiano insieme a missioni NASA più grandi.
Stiamo ancora valutando quali tipi di strumenti scientifici abbiano senso, ma i sensori meteorologici, le fotocamere e gli spettrometri di massa sono tutti sul tavolo da disegno”
ha aggiunto Giersch.
L’obiettivo di SHIELD è ridurre i costi del lander su Marte di un ordine di grandezza, rendendo fattibile un’ampia gamma di potenziali missioni, ad esempio, la tecnologia potrebbe potenzialmente consentire alla NASA di spedire dozzine di singoli robot in un lasso di tempo relativamente breve, costellando il lontano pianeta di lander.
Giersch ha affermato che lo SHIELD, tra i progetti a basso costo per andare su Marte, porrà più limitazioni ai payload scientifici rispetto ai lander marziani più convenzionali, questi infatti dovranno essere ancora più compatti e robusti, ma con il vantaggio previsto di un accesso più frequente alla superficie marziana a causa della riduzione dei costi di missione.
“L’opportunità per un accesso frequente a basso costo a Marte è qui”
ha aggiunto Nathan Barba di JPL, ingegnere di sistema per SHIELD. Quella porta è stata aperta quando i cubesat Mars Cube One (MarCO) A e B, soprannominati EVE e WALL-E, hanno completato con successo un sorvolo di Marte nel novembre 2018.
Il duo, che è costato solo $ 18,5 milioni per JPL per costruirlo e metterlo in funzione, ha fatto l’autostop con il lander InSight Mars della NASA.
“SHIELD potrebbe essere consegnato come un singolo lander o molti in un singolo lancio.
Un lander a basso costo come SHIELD potrebbe consentire misurazioni per la prima volta o esplorazioni esplorative come informazioni sul terreno che sono fondamentali per missioni più grandi e più costose”
ha inoltre aggiunto Barba, per poi continuare con:
“Un maggiore accesso allo spazio è entusiasmante perché significa più opportunità per la scienza su Marte.
Se una nuova classe di missioni interplanetarie a basso costo dovesse giungere a buon fine, favorirebbe una serie di indagini ancora più diversificata e fornirebbe un’opportunità per molti nuovi scienziati e ingegneri all’inizio della carriera.“.
Altri progetti a basso costo per andare su Marte
Come dicevo, i progetti a basso costo per andare su Marte potrebbero fornire una scienza di classe decennale in parallelo alla campagna di restituzione dei campioni di Marte.
Come afferma Barba, il cambiamento di paradigma in termini di capacità e costi può essere attribuito a molti fattori, da una riduzione dell’ordine di grandezza dei costi di lancio, resa possibile dal rideshare e dai piccoli veicoli di lancio emergenti, alla fabbricazione di strumenti scientifici in grado di eseguire operazioni di alta precisione e/o fondamentalmente nuove misurazioni.
Un’altra futura idea di progetti a basso costo per andare su Marte, è già stata rafforzata dai voli multipli dell’elicottero Ingenuity della NASA.
“I voli dell’ingegno sono andati oltre ciò che avremmo potuto immaginare. Ogni volo ci sta insegnando sempre di più e apre le porte a futuri concetti di missione”
ha affermato Shannah Withrow-Maser, Mars Science Helicopter Vehicle Systems Lead presso l’Ames Research Center della NASA nella Silicon Valley.
Tra i progetti a basso costo per andare su Marte, c’è l’idea di un elicottero marziano avanzato, un dispositivo esacottero in grado di trasportare carichi utili più grandi e percorrere distanze maggiori rispetto all’Ingenuity attualmente in volo.
Withrow-Maser ha affermato che, tra i progetti a basso costo per andare su Marte, questo approccio con Mars Science Helicopter, sta prendendo forma grazie ai momenti insegnabili forniti dai dati Ingenuity, che vengono scaricati e valutati dopo ogni volo.
“C’è un po’ da trattenere il respiro ogni volta che Ingenuity vola. Lo stiamo facendo un volo alla volta. Supera di gran lunga i confini di ciò per cui è stato progettato e testato qui sulla Terra”
ha detto Withrow-Maser.
“Siamo in grado di fare cose davvero interessanti con i velivoli ad ala rotante, decollando da qualsiasi luogo e anche volteggiare su oggetti di interesse”.
ha poi aggiunto.
Questo, tra i progetti a basso costo per andare su Marte, è quello più avanzato, ora infatti si sta valutando un futuro dispiegamento a mezz’aria di un esacottero, che verrebbe rilasciato durante il processo di entrata, discesa e atterraggio.
Potenzialmente, potrebbe essere rilevata una varietà di caratteristiche di Marte difficili o impossibili da esplorare per i rover, ad esempio calotte polari, scogliere verticali e vulcani di fango.
L’imbarcazione potrebbe anche sfrecciare sulle intriganti strisce scure marziane note come linee di pendenza ricorrente, che potrebbero essere segni di attività dell’acqua liquida. Nei progetti a basso costo per andare su Marte, un esacottero potrebbe anche potenzialmente aiutare a mappare i profili verticali dell’atmosfera o persino immergersi nelle aperture dei tubi di lava.
“La comunità sta appena iniziando a farsi un’idea di cosa si potrebbe fare usando l’esplorazione aeronautica. Un velivolo ad ala rotante ci consente di muoverci molto più lontano e più velocemente.
Nuove piattaforme per veicoli possono essere un catalizzatore per tutti i tipi di scienza. Penso che siamo in una buona posizione per poter sfruttare tutte le opportunità che ci si presentano”
ha infine concluso Withrow-Maser.
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