Missioni spaziali su Marte : Mars Exploration Rover - Spirit & Opportunity

I due robusti laboratori mobili, dei veri e propri geologi meccanici, ed i loro delicati componenti interni, sono stati severamente collaudati per affrontare le condizioni estreme del lungo viaggio di trasferimento (di 460 milioni di chilometri) verso Marte, e la permanenza sull'ostile superficie del pianeta. La prova generale è servita per assicurarsi che tutto possa procedere al meglio in quelle fasi cruciali dove la guida dell’uomo è impossibile.

I due rover sono stati sottoposti separatamente a diverse prove. Test di vibrazioni chiamato dai tecnici in modo scherzoso "shake and bake" dove i rover erano stati posti all’interno dell’involucro protettivi per il trasferimento dalla Terra a Marte e che gli hanno consentito di attraversare indenni l’atmosfera del pianeta rosso (involucro composto dallo scudo ablativo e dal suo coperchio). Per le prove, l'involucro viene bloccato su di una piattaforma vibrante che mima in modo esemplare tutti gli squassi ai quali la sonda, unita allo stadio finale del vettore, è sottoposta alle concitate fasi iniziali del lancio, ed ai delicati attimi di discesa verso Marte. I robot sono stati sottoposti anche all’urto delle vibrazioni soniche che sono di un'intensità terribile all’accensione dei motori del razzo. Al JPL vi è anche il più grande “simulatore di condizioni spaziali” al mondo. Una sorta di forno – congelatore nel quale le sonde interplanetarie sono sottoposta ai rigori che incontreranno durante il loro viaggio nel cosmo.









In questo laboratorio MER 1 è stata esposta a temperature variabili da – 196 a + 93 gradi centigradi per verificare la tenuta dei suoi isolamenti protettivi ed il comportamento alle estreme temperature della sua delicata circuitazione elettronica. La “camera solare” del simulatore è famosa in tutto il mondo per le sue capacità di ricreare fedelmente temperatura solari dieci  volte superiori a quelle riscontrabili sul nostro pianeta, paragonabili ad una intensità dieci volte superiore a quella riscontrabile in una giornata di sole all’equatore terrestre. Ad accurati collaudo è stato sottoposto anche il settore “trasmissioni” valutando il loro comportamento in presenza di campi magnetici e verificando che non vi siano interferenze  fra uno strumento e l’altro.
A seguito di questi esami i due laboratori sono stati poi montati nella configurazione di superficie (e cioè nelle condizioni in cui si troverà sulla superficie al momento do scendere dai “petali” aperti del modulo d’atterraggio) per valutare le loro capacità di movimento, ricezione comunicazioni e reazioni ai comandi inviati per via telemetrica. E’ la prima volta che vengono effettuate queste prove di mobilità, indispensabili per scongiurare ogni tipo di imprevisto, sia meccanico che di programma. Queste prove sono servite anche per testare l’abilità dei “piloti” di rover, questa loro abilità nella radio guida era già stata verificata in varie zone della terra con configurazioni del terreno simili a quelle marziane, utilizzando dei modelli molto simili alle due rover chiamati FIDO.

Ora però si trattava di verificare la capacità dei Team che si alterneranno alla guida dei MER utilizzando le stesse consolle ed le due vere rover. I team non sanno quello che troveranno una volte che le due rover saranno scese sulla superficie di Marte. Proprio per questo l’affiatamento con i mezzi tecnici deve essere massimo in quanto la missione che avrà una durata molto lunga necessità di una pianificazione giornaliera. Quello che distinguerà questa missione dalle altre ha dichiarato John Callas, science manager of the Mars Exploration Rover Project sarà che si dovrà programmare le attività delle sonde sulla base di quello che vedremo e quello che impareremo da quanto ritrasmesso a terra dai sensore i dei Rover. Noi non sappiamo esattamente quali difficoltà incontreremo e questo impegnerà noi tutti, certamente quanto imparato dalla precedente missione di Pathfinder ci aiuterà in questa direzione”.

Per la missione di MER 1 e 2 sarà attivo un team di 100 persone per ognuna dei due laboratori mobili. I componenti del team si alterneranno alla “consolle” ogni 40 minuti, per armonizzarsi con il ciclo giornaliero di Marte che è di circa 24 ore e 40 minuti appunto. Il grosso del lavoro comunque sarà svolto durante le fasi di riposo delle Rover, che avrà una durata giornaliera di 14 ore. In questo periodo i dati ricevuti saranno analizzati e si programmeranno le attività che si andranno a svolgere nella giornata esplorativa seguente. 













Per prepararsi a questa attività I Team si stanno sottoponendo da mesi ad un allenamento particolarmente intensivo su un modello da laboratorio direttamente in campo al fine di verificare le capacità di affrontare imprevisti e di risolverli, utilizzando e variando tecniche di guida, trasmissioni radio e di variazioni di software. I team inoltre si stanno sottoponendo anche ad esercizi particolari al fine di minimizzare la fatica fisica e mentale, abituandosi a rispettare i propri turni di riposo. Guidare questi rover su Marte sarà un’avventura eccitante alla quale tutti vorrebbero partecipare continuamente. Ogni giorni si faranno scoperte nuove e c’è la possibilità che queste siano clamorose  proprio per questo la gente deve convincersi a rispettare i propri turni andando a riposare per essere in forma quando toccherà loro.

Gli Strumenti di bordo (Athena Payload)

Il carico scientifico detto ATHENA,  trasportato dai due rover  su Marte è frutto della collaborazione fra gli Stati Uniti, (NASA - JPL - Cornell University), la Danimarca e la Germania (Gruppo Athena).

Il carico scientifico detto ATHENA, che sarà trasportato dai due rover (chiamati al momento MER da Mars Exploration Rover) su Marte e frutto della collaborazione fra gli Stati Uniti, (NASA - JPL - Cornell University), la Danimarca e la Germania (Gruppo Athena).

La Pancam e i colori di Marte

La telecamera Pancam è formata da un gruppo ottico di ripresa che contiene sia la pancam che la Navcam (per la “navigazione” e guida del rover che viene controllata dai centri a Terra). Il gruppo ottico si può muovere sia in alto che in basso.

La Pancam osserverà il terreno intorno al rover utilizzando due telecamere ad alta risoluzione (in stereoscopia). Le immagini raccolte ed inviate a terra serviranno per la “navigazione” del mezzo rilevando le mille insidie del roccioso e polveroso suolo marziano, con una risoluzione tre volte maggiore di quelle fornite da Pathfinder. La Pancam aiuterà gli scienziati a scegliere le rocce e il suolo da esaminare, ad analizzarne i dettagli, ad interpretare le analisi. Le immagini panoramiche forniranno utili informazioni sul terreno circostante il rover, la distribuzione delle rocce, della sabbia, delle dune e di eventuali formazioni nate dall’erosione dovuta all’antica presenza di acqua. Le foto unite al lavoro del Mini-TES ci forniranno utili indicazioni sul tipo di minerali presenti sulla superficie.

       

Mini-TES (Mini-Thermal Emission Spectrometer)

Il Mini-TES (Mini-Thermal Emission Spectrometer) è uno strumento che può “vedere” e riconoscere I vari tipi di minerali sulla base della riflessione della luce nell’infrarosso. Lo strumento è montato sulla base del braccio mobile del rover. Prendere misure nell’infrarosso (IR) ha molti vantaggi, in quanto la radiazione può “scrutare” anche attraverso la polvere marziana (di cui tutto il pianeta è abbondantemente ricoperto) e quindi vedere “cosa c’è sotto”. Il Mini_TES potrà rilevare con certezza la presenza di minerali a base di carbonati, silicati, molecole organiche ed altri minerali formatesi in presenza di acqua. Lo strumento inoltre misurerà la temperatura del suolo e la sua capacità di ritenere e rilasciare calore. In aggiunta ai rilevamenti del suolo lo strumento sarà in grado di misurare la temperatura dell’atmosfera circostante. Alpha-Particle-X-Ray Spectrometer
Lo spettrometro a raggi x e particelle alfa (costruito in Germania) potrà determinare la composizione chimica elementare dei campioni esaminati (con la sola esclusione dell’idrogeno), in completa sinergia con gli altri strumenti di bordo. Lo strumento effettuerà le analisi toccando direttamente le rocce o i campioni di terreno grazie al braccio robotica dei MER. I risultati delle sue analisi aiuteranno gli scienziati a capire in che modo si sono formati gli strati superficiali di Marte, i l’influenza dei processi metereologici sulla composizione della crosta, e l’attività dell’acqua sulla superficie.

Spettrometro Mössbauer

In considerazione che il ferro costituisce il minerale predominate su Marte, I Tedeschi hanno costruito per questa missione uno speciale spettrometro chiamato Mössbauer (MS). MS potrà misurare con precisione la composizione dei vari minerali ferrosi presenti, minerali che potrebbero “raccontarci” molto sull’evoluzione del pianeta. MS potrà inoltre verificare le proprietà magnetiche dei minerali esaminati individuando eventuali minerali formatesi grazie alla presenza di pozze d’acqua calda, una ulteriore indicazione sulla probabile su rocce in grado di aver preservato evidenze fossili di batteri marziani.

Rock Abrasion Tool (Rat)

       
Marte è un posto estremamente sabbioso,e  non esiste luogo (che si conosca ad oggi) che non sia ricoperto da una spessa coltre di polvere che nasconde sotto di essa innumerevoli segreti sulla storia evolutiva del pianeta, inoltre le rocce e la superficie ha subito per lungo tempo l’esposizione ai processi atmosferici. Questa situazione fa supporre che la parte interna della rocce (oppure quella sottostante la sabbia) sia completamente diversa dalla sua “crosta”. Per questo motivo è stato costruito una particolare “spazzola” che, montata sul braccio estensibile, è in grado di pulire le zone che si vogliono esaminare. Lo strumento che possiamo paragonare ad una mola abrasiva comunemente usata sui trapani elettrici nei “fai da te”, è in grado di pulire un’area di 5 cm di diametro, penetrando per una profondità di 5 mm lasciandola esposta all’esame degli altri strumenti.

Il Microscopio

A bordo dei MER's c’è anche un microscopio, (in pratica una lente d’ingrandimento unita ad una micro telecamera), il quale potrà dare immagini ravvicinate del suolo e dei campioni di riccia esaminata mettendo in rilievo dove possibile, anche la sua struttura interna e le eventuali stratificazioni. Le informazioni ottenute aiuteranno gli scienziati ad esaminare minerali che potenzialmente  possono contenere tracce di vita fossile.





Parte dell'articolo è tratto e modificato da :
"http://www.pianeta-marte.it/satelliti_artificiali/rover_2003/home/rover_2003.htm "
"http://www.pianeta-marte.it/satelliti_artificiali/rover_2003/strumenti/strumenti_ita.htm "

Newsletter n°8 - 07 Ottobre 2004
L'anno delle Sonde


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