Sfruttare un naturale - e poco visibile - ciclo dell'acqua marziano per ricavare i mezzi di sopravvivenza necessari ai futuri astronauti: l'idea di alcuni scienziati svedesi sarà messa in pratica tra un paio d'anni, con la missione europea ExoMars.
Temporanee. Qualche mese fa, analizzando i dati raccolti da Curiosity, Javier Martin-Torres della Luleå University of Technology di Kiruna (Svezia) aveva ipotizzato che negli strati superficiali di suolo marziano si formassero, durante la notte, piccole piscine d'acqua che evaporano al sorgere del Sole.
Approvato. Il processo è legato alla capacità di alcuni sali di assorbire umidità dall'ambiente circostante, passando poi in soluzione (una proprietà chiamata deliquescenza). Per riprodurre il fenomeno, Torres ha messo a punto uno strumento, chiamato HABIT, il cui utilizzo durante la missione ExoMars ha appena ricevuto il via libera dell'ESA.
prove generali. HABIT sfrutterà piccoli container pieni di sali per raccogliere 5 ml d'acqua al giorno dall'atmosfera marziana, fino a una capacità massima di 25 ml. Se dovesse funzionare, il meccanismo potrebbe essere riprodotto su larga scala per ricavare acqua potabile, o per le future serre allestite sul Pianeta Rosso. Lo stesso strumento funzionerà anche da stazione meteorologica e studierà umidità, temperatura dell'aria e pulviscolo atmosferico.
EXoMArs 2016 Ecco la sonda ExoMars nei laboratori di Thales Alenia Space, l'azienda che l'ha costruita. Nella zona superiore c'è il lander Schiaparelli; sui lati si trovano i pannelli solari, ancora raccolti; nella parte anteriore si vede l'antenna, ancora avvolta in un flim protettivo.
La sonda vista dall'alto Per costruire le due sonde ci sono voluti 2 anni di lavoro. Gli ultimi test verranno effettuati a fine novembre 2015. Le due sonde verranno poi trasportate al cosmodromo di Baikonur in Kazakhstan, da dove partiranno per Marte. La finestra di lancio è compresa tra il 14 e il 25 marzo 2016. È l'ultima possibilità di lancio, un appuntamento immancabile, pena l'annullamento di entrambe le missioni ExoMars, sia quella del 2016 sia quella del 2018.
Test di vibrazione ExoMars 2016 durante un test di resistenza alle vibrazioni che simula il momento della partenza.
Costruito a Torino I tecnici di Thales Alenia Space durante la costruzione del modulo Schiaparelli che è stato realizzato in Italia, nei laboratori di Torino.
Il sedere La parte inferiore della sonda orbitante. Il cilindro al centro della sonda verrà riempito con il carburante per i razzi di posizionamento.
Controlli Un altro momento dei test di vibrazione. Il razzo russo Proton immetterà il veicolo su una traiettoria cosiddetta di Tipo-2, che prevede l’arrivo su Marte dopo una crociera di circa nove mesi.
Schiaparelli Il modulo dimostrativo che atterrerà su Marte, prima di essere montato sulla sonda madre.
Schiaparelli Il modulo dimostrativo che atterrerà su Marte, prima di essere montato sulla sonda madre.
Sotto Vuoto La sonda viene posta in una stanza dove si ricrea il vuoto per effettuare prove e test.
Sotto Vuoto La sonda viene posta in una stanza dove si ricrea il vuoto per effettuare prove e test.
Camera pulita Tutta la costruzione di una sonda è realizzata in un ambiente protetto per evitare contaminazioni.
Paracadute Un momento dell'assemblaggio finale. In alto è visibile il paracadute supersonico che frenerà la caduta del modulo Schiaparelli da 2.000 km/h a 250 km/h.
In costruzione L'orbiter di ExoMars 2016 ancora in costruzione. Per la precisione si chiama TGO “Trace Gas Orbiter” ed è dotato di 4 strumenti scientifici.
Antenna L'antenna della sonda, ancora in posizione raccolta e ricoperta da un film protettivo. Servirà anche come ponte radio per trasmettere a Terra i dati raccolti dal rover che arriverà nel 2018.
La sonda madre n sintesi gli obiettivi della missione 2016:
- Acquisire la più grande quantità possibile di dati nella fase di rientro nell’atmosfera marziana
- Atterrare con una capsula dimostrativa di circa 600 kg
- Operare un carico scientifico sulla superficie per un breve periodo
- Osservare l’atmosfera e la superficie marziana per due anni
- Fornire il supporto di telecomunicazione necessario al Rover della missione 2018
Foto: © ESA
Partenza con il razzo Proton Il programma ExoMars sarà realizzato con la cooperazione internazionale dell’Agenzia Spaziale Russa Roscosmos, che contribuirà con attrezzature ed esperimenti scientifici, ma soprattutto eseguirà entrambi i lanci con il razzo Proton Breeze M, nell'illustrazione.
9 mesi per Marte Il razzo vettore immetterà il veicolo su una traiettoria cosiddetta di Tipo-2, che prevede l’arrivo su Marte dopo una crociera di circa nove mesi, cioè a ottobre 2016.
Siamo arrivati Appena giunte nell'orbita corretta, le due sonde si divideranno: la sonda madre sgancerà la "conchiglia" che racchiude la sonda figlia. Schiaparelli inizierà allora una caduta libera di 3 giorni e raggiungerà il limite dell’atmosfera marziana, il cosiddetto punto di interfaccia d’ingresso, posto a circa 120 km dalla superficie del pianeta.
Entrata rovente Da quel momento inizia la veloce sequenza di discesa sul pianeta che dura in tutto poco più di 6 minuti: in circa quattro minuti il modulo d’ingresso riduce la sua velocità per attrito atmosferico da 21.000 km/h a circa 2.000 km/h. P
Apertura paracadute A un’altezza di circa 10 km si apre l'enorme paracadute (12 metri di diametro) che resta in funzione per due minuti portando la velocità di discesa a 70 m/s (250 km/h). Il paracadute è stato costruito, come tutto il modulo di discesa, in Italia.
Prima separazione Il guscio inferiore si stacca e si accendono i radar altimetrici.
Via il paracadute Il paracadute si sgancia a circa 1.000 metri dalla superficie e a quel punto entra in funzione il sistema di controllo basato su un radar altimetrico, un pacco giroscopico e nove motori di frenata.
Atterrraggio I motori portano il veicolo all'«ammartaggio», circa trenta secondi dopo lo sgancio del paracadute.
A 2 metri di altezza i motori si spegneranno e la sonda - pesante 600 kg circa - viene lasciata "cadere" a una velocità massima di 3,7 m/s (circa 13 km/h). L'impatto con il suolo è attutito da una specie di paraurti (tecnicamente è una struttura ad assorbimento d’urto in fibra di carbonio appositamente sviluppata) che avvolge la parte inferiore della sonda.
Missione scientifica Terminata questa fase importantissima, perché sarà un'esperienza indispensabile per la missione più importante, quella di ExoMars 2018, Schiaparelli raccoglierà dati e informazioni sul clima marziano per un massimo di 8 giorni.
Foto: © ESA
Obiettivo Mediani planum Schiaparelli atterrerà in una zona di Marte chiamata Meridiani Planum dove sono già atterrati i rover della Nasa Opportunity e Spirit.
Ricerca scientifica Schiaparelli è una piccola stazione meteorologica. Durante la fase di discesa analizzerà la composizione dell'atmosfera e scatterà varie foto. Una volta al suolo, analizzerà i venti marziani, la temperatura al suolo, il campo elettrico dell'atmosfera e altri vari parametri.
Gli obiettivi della missione In sintesi gli obiettivi della missione 2016:
- Acquisire la più grande quantità possibile di dati nella fase di rientro nell’atmosfera marziana
- Atterrare con una capsula dimostrativa di circa 600 kg
- Operare un carico scientifico sulla superficie per un breve periodo
- Osservare l’atmosfera e la superficie marziana per due anni
- Fornire il supporto di telecomunicazione necessario al Rover della missione 2018
Il nuovo film del regista Ridley Scott, "Sopravissuto - The Martian" racconta di una missione spaziale su Marte e del tentativo di sopravvivere sul pianeta di uno dei suoi membri – il protagonista del film, Matt Damon – che viene abbandonato dal resto della missione perché creduto morto dopo una tempesta. Sebbene la vicenda sia ambientata tra il 2030 e il 2040, molte delle tecnologie presenti nel film esistono già o sono in fase di sviluppo. Da questo punto di vista il film è scientificamente accurato, come vi raccontiamo in questa gallery.
Foto: © Twentieth Century Fox
Casa dolce Hab. La base marziana in "The Martian" si chiama Hab (da Habitati) ed è lì che il protagonista passa la maggior parte del tempo. Anche su Marte i cosmonauti avranno bisogno di un tetto sulla testa.
Foto: © Twentieth Century Fox
UNA CASA TRA LE STELLE. Al Johnson Space Center della NASA c'è un luogo dove testare lunghe missioni nello spazio profondo: l'HERA. È un'unità abitativa di due piani, che include anche una camera che simula l'airlock, il dispositivo che consente il passaggio delle persone tra due ambienti a diversa pressione. Il modulo serve per sperimentare le condizioni di vita in un ambiente isolato; finora le simulazioni hanno avuto una durata massima di 14 giorni, ma in programma ci sono già dei test per mettere alla prova gli equipaggi fino a un massimo di 60 giorni. Progetto analogo è quello di NEEMO, una base sottomarina. Luca Parmitano è stato il comandante dell'ultima missione. Ecco il suo racconto e la spiegazione di come funzionano questi ambienti di simulazione.
Foto: © Nasa
Patate marziane. Se sulla Stazione Spaziale Internazionale il rifornimento di cibo è garantito dai viaggi delle navicelle cargo, per sopravvivere su Marte gli astronauti necessiteranno di una fonte continua di nutrimento: una capsula piena di scorte alimentari impiegherebbe infatti almeno nove mesi per completare il tragitto dalla Terra al Pianeta Rosso. Se poi si viene abbandonati, come succede all'astronauta Mark Watney del film, occorre ingegnarsi. Il protagonista riesce a coltivare patate in una sera marziana.
Foto: © Twentieth Century Fox
Verdure spaziali. Tornando alla realtà di oggi, la possibilità di coltivare ortaggi nello spazio dipenderà anchr dal successo del progetto Veggie (di cui abbiamo parlato nel dettaglio qui), che consiste nel coltivare verdura fresca all'interno di una camera di crescita sigillata illuminata da speciali luci led. I primi cicli di test hanno permesso di coltivare, e anche mangiare, della lattuga romana, ma presto nelle serre spaziali dovrebbero spuntare anche altre varietà di vegetali commestibili, tra cui pomodori e peperoni.
Foto: © Nasa
Dov'è l'acqua? In passato su Marte si estendeva forse un oceano immenso, ma oggi nulla fa pensare che esistano fonti di acqua in grado di sostenere un soggiorno prolungato. I pionieri dello sbarco marziano non dovranno sprecarne nemmeno una goccia. E lo stesso fa il personaggio interpretato da Matt Damon che ricorre alla sua pipì, come ben sanno gli ospiti della ISS...
Foto: © Twentieth Century Fox
ACQUA AZZURRA, ACQUA CHIARA. Nello spazio non si spreca nulla, come accade sulla ISS, dove il Water Recovery System recupera e potabilizza anche sudore e urina, al motto di «il caffè di ieri diventa il caffè di domani». Il WRS e i sistemi analoghi devono fare i conti con il fatto che la microgravità altera il comportamento dei liquidi: la distillazione dell'urina, per esempio, deve avvenire in una centrifuga, poiché le sostanze non si separano come sulla Terra. La NASA sta continuando a perfezionare la tecnologia; in particolare vuole trasformare i filtri monouso che rimuovono i contaminanti in una componente durevole.
Foto: © Nasa Tv
Produrre ossigeno. Un tetto sotto cui rifugiarsi, acqua e cibo: tre capisaldi cui va aggiunto un quarto elemento, che abbonda sul nostro pianeta ma che su Marte scarseggia, ovvero l'ossigeno. Nel film si ipotizza un sistema che produce ossigeno dall'anidride carbonica.
Foto: © Twentieth Century Fox
UNA BOCCATA D'ARIA FRESCA. Sulla Stazione Spaziale Internazionale la maggior parte dell'ossigeno biatomico viene ricavato grazie all'Oxygen Generation System (nella foto), che sfrutta un processo chiamato elettrolisi per fornire aria respirabile. Il sistema utilizza l’elettricità fornita dai pannelli solari per scindere l’acqua dei serbatoi in ossigeno e idrogeno: il primo viene rilasciato nell'atmosfera della base orbitante, mentre il secondo viene espulso nello spazio o immesso nel Sabatier System, il quale riesce a ricreare acqua per mezzo di una reazione ad alta temperatura che coinvolge anche l'anidride carbonica. Per i ricercatori della Nasa il prossimo passo consiste nel cercare di recuperare ulteriore ossigeno da altri sottoprodotti dell'atmosfera.
Foto: © NASA/JPL-CALTECH/MSS/The New Yor/contrasto
Tute rosse. Il protagonista del film passa buona parte della sua giornata marziana (sol) indossando una tuta a prima vista molto comoda e flessibile. La NASA sta già progettando una nuova generazione di tute spaziali, tra cui figura la Z-2 (vedi anche foto seguente), un prototipo studiato appositamente per l'esplorazione del Pianeta Rosso.
Una delle maggiori criticità è rappresentata dal movimento di polveri che durante le passeggiate sul suolo marziano si accumulerebbero sul rivestimento degli astronauti, rischiando di danneggiare le attrezzature elettroniche una volta fatto rientro nei veicoli.
Foto: © Twentieth Century Fox
La vera tuta marziana. La tuta Z-2 allo studio della NASA (nella foto) è blu e non rossa e per ovviare al problema della polvere dispone sul dorso di un cosiddetto suitport, una sistema che permette di rientrare nel rover tenendo la tuta all'esterno (guarda qui). L'ultimazione del progetto rimane però subordinata allo sviluppo di un materiale che garantisca equilibrio tra resistenza, flessibilità e protezione dalle radiazioni cosmiche.
Foto: © Nasa
Hollywood Rover. Nel film Matt Damon deve modificare il rover utilizzato nella missione per aumentarne l'autonomia.
Gli ingegneri americani hanno già iniziato a mettere a punto dei mezzi di trasporto terrestri sufficientemente avanzati da supportare missioni esplorative su Marte o altri corpi celesti.
Foto: © Twentieth Century Fox
NASA rover. I veicoli elettrici sviluppati dalla NASA per l'esplorazione spaziale sono definiti MMSEV (Multi-Mission Space Exploration Vehicle). Devono unire versatilità, maneggevolezza e robustezza, per consentire agli astronauti di macinare chilometri su un terreno accidentato (come sa bene il rover Curiosity). Sono progettati per atterrare anche sugli asteroidi.
Nella foto, una versione dotata di sei ruote gemellate, testata nel deserto dell'Arizona.
Foto: © Nasa
Marte stiamo arrivando. Nel film l'equipaggio di Watney arriva su Marte grazie a un'astronave a propulsione ionica che viaggia a 320.00 km/h ed è dotata di un sistema per ricreare la gravità.
Foto: © Twentieth Century Fox
A TUTTA BIRRA. Il 6 marzo 2015 la sonda Dawn è entrata nell'orbita del pianeta nano Cerere . Per raggiungere il suo obiettivo ha impiegato tre propulsori ionici allo xeno, una tecnologia in grado di creare una spinta a partire dall'accelerazione degli ioni che ha permesso di ridurre al minimo il consumo di carburante e compiere alcune manovre al limite dell'impossibile. Durante il pellegrinaggio di Dawn, nei laboratori del Glenn Research Center ha spiccato il volo il progetto Next (NASA Evolutionary Xenon Thruster), che ha portato allo sviluppo di un propulsore ionico circa tre volte più potente, che dovrebbe aiutare l'uomo a concretizzare l'approdo su Marte.
Foto: © Nasa
Niente energia eolica. Su Marte c'è poco vento. E non è sfruttabile per produrre energia elettrica. Meglio ricorrere al fotovoltaico.
A proposito di vento: ogni aspetto scientifico del libro da cui è tratto il film è plausibile e sostenuto da teorie attuali. Con una sola eccezione: proprio il vento. Data la bassa pressione atmosferica di Marte (meno dell’1 percento di quella della Terra), una tempesta di vento dell’intensità di quella descritta nel film non è possibile.
Foto: © Twentieth Century Fox
Meglio l'ENERGIA SOLARE. Tornando al presente e al ricorso all'energia solare, la ISS è dotata di quattro set di pannelli fotovoltaici che generano da 84 a 120 kilowatt di energia elettrica, una quantità sufficiente per alimentare oltre 40 case. Il funzionamento della stazione non richiede tutta quell'energia, ma l'impianto è progettato per garantire scorte extra anche in caso di guasto o emergenza. Un sistema analogo fornirà energia a bordo di Orion, la capsula della Nasa che entro il 2030 ci condurrà su Marte con l'ausilio del razzo Space Launch System.
Foto: © Nasa
Il sole non basta. Per sopravvivere a milioni di chilometri di distanza dalla Terra i futuri esploratori avranno bisogno di fonti energetiche affidabili e permanenti, motivo per cui i moduli fotovoltaici dovranno essere affiancati da altre tecnologie. Nel film la missione marziana si affida a una versione aggiornata del generatore RTG (Radioisotope Thermoelectric Generator), che produce elettricità tramite il decadimento di isotopi radioattivi. Nel film sembra un sistema estremamente radioattivo e pericoloso. Nella realtà le radiazioni alfa emesse da un generatore RTG viaggiano solo per pochi centimetri nell'aria e non sono pericolose per la vita a meno che la sorgente venga inalata o ingerita. Sono ben più pericolose le radiazioni dei raggi cosmici.
Foto: © Twentieth Century Fox
Il motore di Cassini. La tecnologia dei generatori RTG è stata usata con successo fin dalle prime missioni lunari del programma Apollo e in diverse sonde spaziali (nella foto quella di Cassini). Trasforma in energia elettrica il calore scaturito dal decadimento del plutonio 238.
Foto: © NASA
