Missioni spaziali su Marte : Mars Express - Beagle 2

Mars Express è la prima missione per Marte progettata dall’Ente Spaziale Europeo. La navicella è composta da un Orbiter ed un Lander (costruito in Inghilterra), il Beagle 2. Gli obiettivi principali della missione europea sono la ricerca e catalogazione dei minerali presenti di superficie, lo studio dell’atmosfera e della sua densità a varie altezze e la ricerca d’acqua nel sottosuolo.
Questi ultimi strumenti sono stati appositamente progettati per localizzare, con la massima accuratezza, la presenza di permafrost (ghiaccio misto a terreno), vene acquifere e bacini sotterranei. Se i risultati di queste ricerche fossero coronati da successo, oltre ad aprire la strada alle future esplorazioni umane, consentiranno di determinare dei modelli in grado di spiegare per quale motivo l’acqua, anticamente presente su Marte, sia sparita (almeno in parte) sotto la sua superficie, e capire se un simile meccanismo si possa innescare anche sul nostro pianeta.


A bordo della navicella, in una sfera di vetro di due cm, anche un campione della pittura “Rosso Corsa” donata dalla Ferrari per siglare un sodalizio fra la casa di Maranello che ha vinto il campionato costruttori 2002 con Michael Schumacher, al suo quinto titolo mondiale piloti.
In questa immagine un modello a grandezza naturale della navicella Mars Express,  fotografata accanto alla Ferrari F2002, che ha vinto il campionato costruttori (e mondiale piloti con Michael Schumacher) ed alla Ferrari 575M Maranello.  Mars Express porterà con sé nello spazio ed intorno a Marte un campione della vernice "Rosso Corsa", utilizzata su tutte le Formule uno della casa modenese, quale simbolo di successo della Ferrari e benaugurale per l’intera missione.

Oltre alla missione primaria Mars Express avrà il compito di fungere da ripetitore delle trasmissioni fra i Centri a Terra, la base Beagle 2 e i due Rover MER americani. La strumentazione di bordo comprende una foto camera stereoscopica (costruita in Germania) uno strumento per la rilevazione geologica (Francia) ed uno strumento, il PFS, per analizzare l’atmosfera (Italia). Il radar ad apertura sintetica, che consentirà di scoprire l’eventuale presenza di acqua sotto la superficie.A confermare il carattere internazionale della missione è il vettore che utilizzato per il lancio è stato un Soyouz-Fregat di fabbricazione russa. Mars Express si è collocata su di una orbita ellittica (con un periodo di 6.7 h), con un periasse di 250 km ed un apoasse di 11.583 km. La sua missione primaria durerà 440 giorni.

Sopra in foto : Mars Express, lanciato il 2 Giugno 2003 , alle 23h45 (local time) a bordo di un razzo Soyuz-Fregat rocket dal Cosmodromo Baikonur in Kazakhstan.
Credits: ESA/STARSEM-S. CORVAJA 2003
Tradotto da G.L.S.

Il Lander del Mars Express : il Beagle 2

Beagle 2 è una piccola stazione di rilevamento (di soli 33 kg di peso) progettata e costruita dagli inglesi appositamente per la missione europea Mars Express. Il suo compito è estremamente ambizioso: scoprire forme di vita fossili marziane.

Programma della misione:

Quando è chiuso il lander di Beagle 2 somiglia ad un orologio da taschino molto molto grande. È in questo stato che la stazione scientifica affronterà il suo viaggio di sei mesi verso Marte, unito alla navicella del Mars Express racchiuso nel protettivo guscio dello scudo ablativo. Cinque giorni prima che il Mars Espress entri in orbita marziana, nel dicembre del 2003, un meccanismo a molla libererà Beagle 2 che iniziarà così la sua discesa su Marte spinto solo dalla attrazione gravitazionale del pianeta. Lo scudo ablativo proteggerà dall’immenso calore prodotto dall’attrito con l’atmosfera la stazione scientifica rallentandone la corsa. Giunto ad una velocità di circa 1600 km/h, i paracadute ne rallenteranno ulteriormente la discesa. Alla fine dei grandi air-bags si gonfieranno avvolgendo Beagle e proteggendolo dal contatto con la superficie marziana. Alla fine, dopo aver più volte rimbalzato sulla superficie, Beagle si fermerà sulla pianura di Isidis Planata, la zona scelta per lo sbarco. Una volta stabilizzata gli air-bags si sgonfieranno e Beagle 2 inizierà ad aprirsi autoradrizzandosi. Per prima cosa usciranno i pannelli solari che inizieranno a caricare le batterie per mettere in funzione gli strumenti di bordo. Una volta completata la sequenza dei controlli si attiverà un braccio meccanico alla cui estremità è sistemato il PAW (Position Adjustable Workbench) dove sono piazzati gli strumenti più importanti. A questo punto la telecamera sul braccio potrà iniziare le sue riprese. Beagle 2 dovrà effettuare le sue osservazioni entro 180 sols (il sol è l’unità di misura del giorno Marziano che corrisponde grosso modo a quello terrestre). I primi giorni saranno impiegati per la messa punto degli strumenti e per fotografare i dintorni. Dopo questa attività preparatoria la stazione scientifica inizierà una analisi ravvicinata ed approfondita del suolo circostante.



Beagle 2 si stacca da Mars Express ed inizia la sua discesa
Lo scudo ablativo di Beagle 2 s'infiamma proteggendo il suo prezioso carico durante l’attraversamento degli strati più densi dell’atmosfera marziana. All’altezza prestabilita lo scudo si sgancerà da Beagle, i paracadute si apriranno e gli air-bags si gonfieranno permettendo alla sonda di poggiarsi indenne sulla superficie di Marte.


Beagle 2 sulla superficie di Marte dopo aver aperto i suoi "petali" contenenti le celle solari inizia la missione
Il nome Beagle 2 è stato scelto in onore del vascello “HMS Beagle”, il brigantinoutilizzato da Charles Darwinper il suo giro esplorativo intorno al mondo,in quello che lui stesso considerò il più importanteviaggiodella sua vita.



Beagle 2 scenderà su Marte il 26 dicembre del 2003 in una zona situata chiamata “Isidis Planitia” (10.6^oN, 270^oW),  un vasto e pianeggiante bacino sedimentario, che si trova a cavallo fra le relativamente giovani pianure del nord e i più antichi altipiani del sud. Qui, secondo gli esperti, esistono buone probabilità di trovare antiche tracce di vita. L’area si trova ad una quota molto bassa cosa che permetterà ai paracadute di operare al meglio ed a Beagle 2 di sopportare meglio le freddissime notti marziane. Le immagini orbitali mostrano una zona apparentemente poco polverosa e relativamente libera da rocce di grosse dimensioni, capaci di danneggiare gli air-bags con conseguenze disastrose per la missione. Il nome di Isidis Planitia si riferisce ad una zona larga e relativamente piatta addossata ad un terreno di formazione molto antica, situato all’interno di un grande bacino formatosi quattro  miliardi  di anni fa dall’impatto di una meteora o di una cometa. Osservato da vicino il terreno mostra catene di fitti sedimenti, crateri da impatto e piccole dune di sabbia. Una zona ideale per cercare eventuali tracce di vita.

Mappa di Marte con indicata la zona prescelta per l'atterraggio di Beagle 2
Immagine ad alta risoluzione della zona dove scenderà Beagle 2 Immagini della zona d'atterraggio ripresa dal Mars Global Surveyor , le ellissi rappresentano le diversetraiettorie d'avvicinamento

Gli Strumenti Scientifici

Degli strumenti installati si può affermare che MARSIS è il più innovativo e importante, (anche se un suo predecessore, seppur meno sensibile, ha orbitato intorno alla luna nel 1972 con la missione Apollo 17).

Gli altri apparecchi invece (seppur aggiornati), sono strumenti “rimasti” della sfortunata missione russa Mars 96 (caduta a terra subito dopo il lancio per problemi al missile impulsore). L’intera missione è focalizzata a determinare con estrema precisione la composizione e le quantità d’elementi presenti nell’atmosfera, sulla superficie e nel sottosuolo. Una analisi che permetterà di misurare con esattezza quanta acqua (sottoforma di ghiaccio) sia presente sul pianeta. Gli strumenti infatti, escluse poche eccezioni, sono complementari gli uni agli altri in questa ricerca indispensabile alle future esplorazioni con equipaggi umani.

 MARSIS (Sub-Surface Sounding Radar/Altimeter)

Il MARSIS è uno strumento in grado di cartografare da un punto di vista geologico l’intera struttura sub-superficiale di Marte, fino ad una profondità di alcuni chilometri. Una antenna lineare lunga 40 metri trasmetterà verso il pianeta una serie di onde radio a bassa frequenza. Una parte di queste sarà riflessa dal suolo, mentre un’altra oltrepasserà la crosta (si spera) per diversi chilometri. Sulla base del diverso modo in cui saranno riflesse sarà possibile distinguere gli strati incontrati determinando anche il tipo di terreno/rocce incontrate, permettendo in questo modo agli scienziati d’identificare la composizione del suolo, e lo spessore del ghiaccio e/o del permafrost presente. Come effetto secondario MARSIS sarà inoltre in grado di studiare la ionosfera del pianeta, una regione nella quale le onde elettromagnetiche vengono riflesse. Principale responsabile dell’esperimento, interamente ideato in Italia, è il prof.  Giovanni Picardi, dell’Università 'La Sapienza'di Roma

 La telecamera HRSC (High Resolution Stereo Camera)

E' l’occhio dell’Orbiter. Telecamera stereo ad alta risoluzione HRSC sarà in grado di riprendere a colori ed in 3D l’intero pianeta con una risoluzione di 10m. Lo strumento inoltre ha la possibilità di essere direzionato (sui tre assi del satellite) per riprendere zone selezionate ad una risoluzione inferiore ai 2 mt, questo le consentirà, fra l’altro, di poter individuare Beagle 2 sulla superficie.lang=DE >Responsabile della telecamera Gerhard Neukum, del DLR’s Institut für Weltraumsensorik und Planetenerkundung, di Berlino.

OMEGA (Visible and Infrared Mineralogical Mapping Spectrometer)

OMEGA esaminerà il pianeta dal punto di vista della sua ricchezza mineraria. Utilizzando una lunghezza d’onda che va dal visibile all’infrarosso - 0.5- 5.2 µm lo strumento sfrutterà il potere riflettente degli oggetti, che è diverso da minerale a minerale. In questo modo potrà individuare l’ubicazione dei giacimenti, misurando la quantità di minerali ferrosi, di carbonati e nitrati, ma anche la presenza di acqua/ghiaccio. Indicazioni secondarie sulla composizione atmosferica ci verranno fornite al ritorno delle radiazioni quando attraverseranno l’atmosfera del pianeta prima di essere ricevuta dallo strumento. Responsabile di OMEGA è il prof. Jean-Pierre Bibring, dell’Istituto francese D’Astrofisica Spaziale di Orsay.

SPICAM (Ultraviolet and Infrared Atmospheric Spectrometer)

Utilizzando radiazioni nell’Infrarosso e nell’Ultravioletto, SPICAM sarà in grado di analizzare tutti i gas sono presenti nell’atmosfera di Marte e in che quantità. Le analisi terranno conto dei cambiamenti stagionali determinando  le variazioni nei volumi d’ozono e di vapore d’acqua presenti in atmosfera. Un sensore UV misurerà (l’eventuale) l’ozono presente (gas che assorbe luce a 250 nm), mentre un’altro agli infrarossi misurerà la quantità globale di vapore d’acqua (che assorbe la luce ad una lunghezza d’onda di 1.38 µm). Responsabile dell’esperimento è Jean-Loup Bertaux, del Service d’Aeronomie del CNRS di Verrières-le-Buisson in Francia.

PFS (Planetary Fourier Spectrometer)

Il PFS, di cui trattiamo ampiamente nell’intervista rilasciataci dal responsabile dell’esperimento, il prof. Vittorio Formisano, dell’ Istituto di Fisica dello Spazio Interplanetario del CNR’s di ROMA, misurerà per la prima volta la quantità d’assorbimento della luce solare (in una fascia che va dai 1.2 - 45 µm) da parte delle molecole di gas presenti nell’atmosfera, in particolar modo gli effetti termici (emissione nell’infrarosso) legati a questi assorbimenti. Oltre a determinare con precisione il profilo verticale di temperatura e pressione del biossido di carbonio (che costituisce il 95% dell’atmosfera marziana), PFS potrà indicarci la presenza di vapore d’acqua, monossido di carbonio, metano, formaldeide ed altri componenti minori.

ASPERA (Energetic Neutral Atoms Analyser)

ASPERA misurerà ioni, elettroni ed ogni altro tipo di atomi rilevabili presenti nell’atmosfera esterna di Marte. Questo strumento quindi permetterà agli scienziati di misurare l’interazione degli stessi con il vento solare ed i raggi cosmici, alla ricerca di indizi che indichino le causa del dissolvimento dell’atmosfera di Marte nello spazio nel corso dei milioni di anni. Infatti si pensa che la mancanza di un forte campo magnetico permetta al vento solare di disperdere nel cosmo l’atmosfera del pianeta e che sia quindi responsabile del continuo stillicidio di vapore d’acqua dal pianeta. Rickard Lundin, è il responsabile di ASPERA presso l’Istituito Svedese di Fisica Spaziale di Kiruna.

MaRS (Mars Radio Science Experiment)

MaRS  utilizzerà I segnali radio che Mars Express riceverà ed invierà a terra per sondare la ionosfera e atmosfera (quando la navicella si troverà nell’opportuna posizione) e forse anche superficie ed il suo interno. Le informazioni dell’interno di Marte si otterranno grazie ai cambiamenti di velocità nell’orbita che il campo gravitazionale eserciterà sulla navicella, asperità superficiali potranno essere misurate analizzando i segnali di radiotrasmissione. Martin Pätzold, dell’Università di Köln, in Germania è responsabile dell’esperimento.

Missione	Nazione	Lancio	Obiettivo	Risultati
Mars Express Beagle2	Europa	02/06/03	Orbiter (operativo dal 25/12/2003)	Ricerca di acqua
			Lander	Missione fallita

Newsletter n°8 - 07 Ottobre 2004
L'anno delle Sonde
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Parte dell'articolo è tratto e modificato da :
"http://www.pianeta-marte.it/satelliti_artificiali/europa/express/express.htm"
"http://www.pianeta-marte.it/satelliti_artificiali/europa/beagle_2/beagle.htm "
"http://www.pianeta-marte.it/satelliti_artificiali/europa/express/gli_strumenti_scientifici.htm "




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