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News da Marte #9

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Bentornati su Marte!

Oggi vediamo che fine ha fatto il rover cinese e continuiamo il racconto dei lavori di Perseverance. Si parte!

Asiatici su Marte

Zhurong è il nome del rover con cui la Cina, in combinazione con l’orbiter Tianwen-1, ha messo a segno una missione marziana che al primo tentativo ha incluso ben tre tipologie di “esploratori”: satellite, lander e rover. Manca ancora un aeromobile con capacità di volo attivo, ma il paese asiatico ha già iniziato a lavorarci sopra.


Per ragioni politiche, e forse anche culturali, le informazioni rese pubbliche dall’Agenzia Spaziale Cinese CNSA sono davvero pochissime. Diventa così molto difficile per chi prova a narrare i fatti ricostruire le operazioni in corso. È una situazione all’opposto dell’approccio seguito dalla NASA, che rende disponibile la totalità delle foto poche ore dopo il download e addirittura incoraggia i citizen scientist a eseguire elaborazioni personali a partire dai dati grezzi.

Un inedito per l’esplorazione planetaria: poche settimane dopo l’atterraggio Zhurong deposita al suolo una camera remota ed esegue questo splendido autoscatto. Crediti: CNSA

La missione di Zhurong, il cui nome si rifà alla divinità cinese della luce e del fuoco (elementi a cui anche la mitologia cinese non sorprendentemente associa il pianeta Marte), è iniziata il 14 maggio 2021. Grazie a varie camere fotografiche e un radar dedicato all’analisi del sottosuolo capace di penetrare sino a 100 metri di profondità, il rover ottiene significativi risultati dal punto di vista scientifico. Si sposta inoltre per un totale di 1921 metri dal suo sito di atterraggio localizzato a 25° di latitudine nord, nella regione Utopia Planitia,.

Superando abbondantemente i tre mesi di operatività che rappresentavano l’obiettivo minimo di missione, Zhurong ha continuato a lavorare e comunicare senza intoppi sino al 18 maggio dello scorso anno: quel giorno è stato deciso di fermare il rover in vista dell’inverno boreale.
Zhurong, come i rover statunitensi di stazza simile Spirit e Opportunity che l’hanno preceduto due decenni fa, ricava la totalità della sua alimentazione dall’energia solare. La bassa elevazione del Sole e le polveri che iniziavano a coprire i quattro pannelli del rover hanno obbligato i tecnici cinesi ad arrestare le operazioni e mettere Zhurong in ibernazione, così da ridurre al minimo il consumo di energia e preservare gli apparati più critici. Il più importante dei quali, ci è stato ricordato nei mesi scorsi con Insight e Ingenuity, sono le batterie.

Il risveglio del rover era previsto il 26 dicembre, giorno del solstizio di primavera, che avrebbe garantito al robot di trovarsi in condizioni energetiche più favorevoli.
Ma qualcosa non è andato come previsto.

Tutto tace

Due tecnici che lavorano alla missione, non autorizzati a rilasciare dichiarazioni e che per tale ragione hanno chiesto di restare anonimi, hanno spiegato al quotidiano South China Morning Post che Zhurong non ha risposto ai numerosi tentativi di contatto effettuati dal 26 dicembre al 6 gennaio, giorno in cui tale indiscrezione è trapelata alla stampa.

Per uscire automaticamente dalla modalità di ibernazione Zhurong è programmato per attendere che i pannelli producano almeno 140 W e che la temperatura sia maggiore di -15°C. È ragionevole ipotizzare una situazione in cui i pannelli del rover siano rimasti irrimediabilmente coperti dalla polvere e che in questi mesi siano stati impossibilitati a produrre la poca energia indispensabile per il mantenimento in salute degli apparati.

 

Vista del corpo principale del rover risalente ai Sol immediatamente successivi all’atterraggio. Svetta il braccio bianco sormontato dall’antenna orientabile ad alto guadagno, usata per comunicare direttamente con la Terra nel caso in cui l’orbiter non sia disponibile per fare da “ripetitore”. Crediti: CNSA

Grazie a delle audaci scelte progettuali Zhurong può muovere i propri pannelli solari per orientarli favorevolmente in direzione del Sole. Questa possibilità lo rende, grazie anche al particolare rivestimento antistatico che copre le superfici fotovoltaiche, il primo rover dotato di sistemi attivi per la rimozione della polvere. Nella mente dei progettisti una inclinazione sufficiente dei pannelli avrebbe consentito alla polvere di scivolare via, ma ironicamente questa funzionalità di movimentazione non era attivabile durante l’ibernazione…

Al momento l’agenzia spaziale cinese non ha rilasciato dichiarazioni sullo stato di Zhurong, perciò si attende ancora un comunicato ufficiale.

Nella prima settimana di gennaio si era diffusa la voce che anche Tianwen-1, l’orbiter che si interfaccia con il rover e che gestisce le comunicazioni verso la Terra, stesse manifestando dei problemi. Dall’ascolto delle comunicazioni in banda X a 7-8 GHz, criptate ma ricevibili da Terra anche con strumentazione amatoriale, era apparso che le due stazioni in Cina e in Argentina avessero difficoltà a stabilizzare il collegamento per la comunicazione con il satellite in orbita marziana.

 

In un primo momento si ipotizzava che questo intoppo fosse legato alle conseguenze dei test di aerofrenaggio che era previsto il satellite eseguisse a fine 2022 per maturare esperienza in vista di future missioni interplanetarie. Parliamo in particolare di Tianwen-3, la quale entro questo decennio potrebbe portare a Terra dei campioni di suolo marziano – potenzialmente prima dell’analoga missione NASA+ESA!
L’aerofrenaggio è un tipo di manovra che sfrutta i tenui strati atmosferici ad alta quota per rallentare un orbiter e abbassare così il suo apoapside (il punto di maggior distanza dell’orbita, che nel caso di Marte assume il nome specifico di apoareo).

 

Ma successive verifiche da parte di alcuni competenti appassionati hanno concluso che questi test non siano ancora avvenuti: dall’analisi del doppler shift si è notato che Tianwen-1 non ha variato la propria orbita come sarebbe stato atteso in conseguenza di una manovra di aerobraking.

Il doppler shift è un fenomeno ben noto ai radioamatori che tracciano i satelliti, ed è l’equivalente elettromagnetico del più noto effetto acustico. Nel caso di comunicazioni radio si presta attenzione al ciclico allontanamento e avvicinamento del satellite nel corso della sua orbita, con la frequenza ricevuta che varia leggermente a causa dello spostamento della stazione trasmittente rispetto alla stazione ricevente.

 

Altre fiale per Perseverance

Prosegue senza intoppi l’operazione di deposizione campioni del rover NASA.

A gennaio Perseverance ha abbandonato altre cinque fiale portando così a otto il numero di quelle che si trovano ora sulla sabbia rossa della località Three Forks.

L’ultima è stata rilasciata nel Sol 680 quando da noi era la mattina del 18 gennaio. Si tratta della fiala che contiene il campione denominato Skyland, prelevato dalla roccia Skinner Ridge e sigillato il 12 luglio dello scorso anno.

Continua idealmente anche la nostra sequenza di mosaici realizzati dalla camera Watson che inquadrai campioni sotto la plancia del rover pochi minuti dopo i rilasci.

Nel suo percorso programmato il rover continua ad allontanarsi dal luogo della deposizione della prima fiala che, sebbene sempre più piccola, continua a essere visibile nelle immagini ad alta risoluzione della Left NavCam.

 

Foto scattata nel Sol 670, dopo la deposizione della quinta fiala
Foto del Sol 678 con la settima fiala in primo piano

In queste foto ho marcato la posizione di tutti i campioni visibili; aiutandosi con la mappa sottostante è possibile riuscire a seguire le tracce sulla sabbia e percorrere a ritroso buona parte della strada compiuta da Perseverance in questi ultimi quasi 30 Sol.

 

Crediti: NASA/JPL-Caltech

Ci sono due domande in particolare che vengono poste di frequente riguardo alle operazioni di deposizione dei campioni che stiamo seguendo.

La prima è “ma la sabbia non sommergerà le fiale?”.

La narrazione delle tempeste di sabbia su Marte e l’evidenza della polvere che si deposita sui pannelli solari dei robot può portarci a immaginare un pianeta molto dinamico, con devastanti bufere capaci di ridisegnare in breve tempo dune e paesaggi. Ma è uno scenario molto lontano dalla realtà, dove invece l’atmosfera marziana (densa meno di un centesimo di quella terrestre) smuove per la maggior parte solo le polveri più sottili. Una importante variabile è poi giocata dalla frequenza con cui si presentano i diavoli di sabbia, capaci di sollevare le polveri e dare un’utile ripulita alle superfici attraversate. Da questo punto di vista il cratere Jezero è un ambiente estremamente favorevole, come hanno dimostrato due anni di osservazioni condotte dal rover.

Il 20 luglio 2021 Perseverance documenta un’intera serie di diavoli di sabbia che attraversa la regione. Crediti: NASA/JPL-Caltech/SSI

Ma anche in regioni di Marte meno fortunate, come Elysium Planitia dove Insight ha operato sino al mese scorso, non si rischierebbe di perdere le fiale sotto la sabbia. A riprova di questo abbiamo quattro anni di documentazioni fotografiche da parte del lander, il quale impiegava strumenti depositati direttamente al suolo e sui quali in alcuni casi è stata intenzionalmente rovesciata della sabbia.

Insight: Sol 53 e Sol 1436. Crediti: NASA/JPL-Caltech

Naturalmente nella prima foto tutto sembra eccezionalmente pulito perché ci hanno pensato i motori stessi di Insight, durante l’atterraggio, a spazzare via molta della polvere presente.

Dal confronto di queste immagini, distanti tra loro 1384 giorni marziani, è evidente come i cavi piatti del sismometro nonché le piccole rocce circostanti siano certamente coperti da nuove polveri ma nulla che li renda irrintracciabili.
A questo bisogna aggiungere, nel caso di Perseverance, che la posizione delle fiale sarà nota con estrema precisione e anche nel caso in cui fossero coperte da un abbondante velo di sabbia i droni di recupero saranno pilotati senza problemi verso le posizioni corrette.

La seconda domanda che vedo posta con frequenza è “ma perché non lasciare tutti i campioni in un posto solo?”.

La spiegazione a questo è suggerita dal progetto dei due elicotteri che eseguiranno il prelievo dei contenitori. Si tratta di robot molto semplici, che rispetto a Ingenuity potranno contare anche su quattro ruote motorizzate e un braccio prensile a due “dita”.
Il video di un prototipo all’opera in condizioni di test è stato rilasciato di recente dalla compagnia AeroVironment, già realizzatrice di Ingenuity in collaborazione con il JPL.

 

L’obiettivo è far operare i due droni in condizioni che siano il più controllabili possibile. Questo richiede un terreno completamente pianeggiante e privo di ostacoli, con una singola fiala comodamente coricata sul fianco e adeguato spazio libero attorno per le manovre. In questo senso rilasciare i contenitori tutti insieme, magari anche con la possibilità di accavallamenti, sarebbe stato un rischio molto grande per la missione.

Ogni fiala sarà distante almeno 5 metri dalle altre, dando agli elicotteri sufficiente spazio per eseguire l’avvicinamento aereo in sicurezza e coprire poi gli ultimi metri su ruote.

 

Anche per questo aggiornamento è tutto, appuntamento tra circa due settimane per le prossime novità marziane!

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