MSL – Curiosity: tutto quello che c’è da sapere

Articolo aggiornato dopo la pubblicazione (*)

DENOMINAZIONE: Mars Science Laboratory (MSL), ribattezzato Curiosity

TIPOLOGIA: Rover

COSTRUTTORE: NASA e Jet Propulsion Laboratory (JPL)

DESTINAZIONE: Marte

DURATA DELLA MISSIONE: >= 12 mesi

PRINCIPALI CARATTERISTICHE

  • Dimensioni: 3 metri  di lunghezza, pari al doppio dei rover Spirit e Opportunity
  • Peso: circa 900 kg, di cui 80 kg in strumenti scientifici (Spirit e Opportunity pesano 174 kg, di cui 6.8 kg in strumenti)
  • Velocità: 30 metri/ora in media, massima 90 metri/ora
  • Distanza percorsa in tutta la missione: almeno 6 km
  • Alimentazione: Generatore termoelettrico a radioisotopi (RTG)
  • Comunicazioni:
    • un trasponder operante nella Banda X, che gli permetterà di comunicare direttamente con la Terra a velocità tra 0.48 e 31.25 kbps;
    • un’antenna UHF, per comunicare attraverso i satelliti in orbita intorno a Marte, a velocità tra 125 e 250 kbps.
  • Sistama di mobilità:  6 ruote motorizzate indipententi, su sospensioni rocker-bogie
  • Telecamere ingegneristiche: due telecamere di navigazione usate per selezionare il percorso più sicuro, e un gruppo di videocamere stereo fronte/retro per evitare automaticamente i pericoli durante gli spostamenti del rover e per posizionare con sicurezza il braccio robotico sulle rocce e sul terreno.

OBIETTIVI PRINCIPALI

  1. Determinare se Marte abbia mai avuto un ambiente adatto ad ospitare forme di vita
  2. Studiare il clima di Marte Mars
  3. Studiare la geologia di Mars
  4. Contribuire alla pianificazione di una missione umana su Marte

Gli obiettivi scientifici primari a sostegno dei quattro goal di missione sono:

  1. Determinare la composizione mineralogica della superficie marziana e dei materiali del primo sottosuolo
  2. Verificare l’eventuale presenza di “biosegnali”, cioè dei composti chimici alla base delle forme di vita
  3. Interpretare i processi che hanno portato alla formazione delle rocce e dei suoli marziani
  4. Studiare il processo evolutivo di lungo periodo (cioè sulla scala di 4 miliardi di anni) dell’atmosfera marziana
  5. Determinare la situazione esistente e la distribuzione e il funzionamento del ciclo dell’acqua e dell’anidride carbonica
  6. Studiare lo spettro di radiazioni presenti a livello del suolo, inclusi i raggi cosmici, i protoni di provenienza solare e i neutroni ad alta energia.

DATA DI LANCIO26 novembre 2011 dal Kennedy Space Center, con un vettore Atlas V.

DATA DI ATTERRAGGIO: 6 agosto 2012, ore 7.14 italiane.

ZONA DI ATTERRAGIO: Cratere Gale (conferenza stampa)

CARICO SCIENTIFICO: Curiosity imbarca una decina strumenti scientifici

  1. Telecamere (MastCam, MAHLI, MARDI)
    • MastCam: fornisce spettri multipli e immagini in truecolor attraverso due camere stereoscopiche (tridimensionali). Le immagini truecolor sono a 1200×1200 pixel e c’è la possibilità di riprendere video ad alta definizione 1280×720 pixel a 10 frame al secondo con compressione hardware (in paragone la camera panoramica dei rover Spirit e Opportunity riprende immagini da 1024×1024 pixel in bianco e nero). La ruota dei filtri utilizzati dalla camera è invece la stessa di quella usata dai due rover che hanno raggiunto il pianeta nel 2004. MastCam è formato da due fotocamere; la prima con una focale fissa di 34mm e la seconda di 100 mm. Nel corso del 2010 l’azienda costruttrice, la Malin Space Systems, aveva iniziato lo sviluppo di una versione dotata di zoom meccanici, ma NASA ha ordinato lo stop alle attività nel marzo 2011.
    • Mars Hand Lens Imager (MAHLI): simile al microscopic imager dei rover MER, è una camera montata su un braccio robotico e usata per acquisire immagini microscopiche di rocce e suolo. Le immagini saranno riprese a 1600×1200 pixel truecolor con una risoluzione di 12,5 micrometri per pixel. MAHLI avrà sia una illuminazione a LED sia in luce bianca che in UV per poter riprendere immagini al buio o per la fluorescenza.
    • MSL Mars Descent Imager (MARDI): durante la discesa verso la superficie, la camera MARDI riprenderà circa 500 immagini a colori a 1600×1200 pixel a partire da un’altezza di 3,7 km fino a 5 metri dal terreno in modo da mappare il terreno circostante e il sito di atterraggio.
  2. ChemCam: È un sistema LIBS che può individuare una roccia a distanza di 7 metri e vaporizzarne una piccola quantità per analizzare lo spettro della luce emessa usando la micro-imaging camera con campo visivo di 80 microradianti. Sviluppato dal Los Alamos National Laboratory e dal CESR Laboratory, il laser infrarosso che impiega per la vaporizzazione irradia impulsi di 5 ns con lunghezza d’onda di 1067 nm ed una densità di potenza pari a 1 GW/cm2, generando 30 mJ di energia. La rilevazione viene poi effettuata in uno spettro tra 240 nm e 800 nm.
  3. Alpha-particle X-ray spectrometer (APXS): È un sistema in grado di eseguire un’analisi PIXE, irradiando i campioni da studiare con particelle alfa e analizzando lo spettro dei raggi X che vengono emessi. È stato sviluppato dall’Agenzia Spaziale Canadese per determinare la composizione chimica delle rocce. Strumenti simili hanno preso parte alle missioni Mars Pathfinder e Mars Exploration Rover.
  4. CheMin: CheMin (Chemistry & Mineralogy X-Ray Diffraction/X-Ray Fluorescence Instrument) è uno strumento che usa la Diffrazione dei raggi X e la Spettrofotometria XRF per quantificare i minerali e la loro struttura presenti nei campioni. È stato sviluppato dal Jet Propulsion Laboratory.
  5. Sample Analysis at Mars (SAM): Il SAM è costituito da un Gascromatografo-spettrometro di massa e uno spettrometro laser, e ha il compito di analizzare i gas e i composti organici eventualmente presenti nei campioni atmosferici e del suolo. È stato sviluppato dal Goddard Space Flight Center NASA e dal Laboratoire Inter-Universitaire des Systèmes Atmosphériques (LISA).
  6. Radiation Assessment Detector (RAD): Questo strumento permette di analizzare l’ampio spettro di radiazioni sulla superficie di Marte per determinare la possibilità e le protezioni necessarie ai futuri esploratori umani. Finanziato dal Exploration Systems Mission Directorate della NASA e sviluppato dal Southwestern Research Institute (SwRI).
  7. Dynamic Albedo of Neutrons (DAN): Sorgente e rilevatore di neutroni per misurare l’idrogeno, il ghiaccio e l’acqua vicino o sulla superficie marziana. Fornito dall’Agenzia Spaziale Russa.
  8. Rover Environmental Monitoring Station (REMS): Insieme di strumenti meteorologici fornito dal Ministero spagnolo dell’educazione e della scienza. Montato sull’albero della camera, misura la pressione atmosferica, l’umidità, la direzione e l’intensità del vento, la temperatura dell’aria e del terreno e i livelli di radiazione ultravioletta.

LE QUATTRO FASI DELL’ATTERRAGGIO (no, NON si dice ammartaggio)

  1. Rientro guidato: Il rover è contenuto all’interno di un involucro detto aeroshell che lo protegge durante il viaggio nello spazio e durante il rientro atmosferico. Il rientro viene effettuato attraverso uno scudo termico di tipo ablativo composto da un materiale chiamato Phenolic Impregnated Carbon Ablator. Lo scudo termico ha un diametro di 4,5 m, il più grande mai impiegato fino a questo momento, rallenterà la velocità del veicolo spaziale dalla velocità di transito interplanetario pari a 5,3 – 6 km/s (19 000 — 21 600 km/h) fino a circa Mach 2 (2 450 km/h) tramite l’ablazione dello scudo nell’atmosfera marziana. Una volta ridotta la velocità sarà possibile aprire il paracadute.  Il dispiegamento del paracadute avviene a circa 10 km di altezza, ad una velocità di circa 470 m/s.
  2. Discesa con il paracadute: Quando la fase di ingresso nell’atmosfera è stata completata e la sonda ha rallentato a Mach 2 e si trova a circa 7 km di altezza, lo scudo termico si separa. Successivamente viene dispiegato un paracadute adatto a velocità supersoniche, analogamente a quelli impiegati per il Programma Viking, e per i rover Pathfinder, Spirit e Opportunity. Sulla parte inferiore del rover una telecamera acquisirà immagini del terreno ad una velocità di 5 frame/secondo quando la sonda si troverà a 3,7 km di altezza.
  3. Discesa con razzi: Dopo il rallentamento esercitato dal paracadute, la sonda si troverà ad un’altezza di 1,8 km e ad una velocità di 100 m/s. La successiva fase di discesa prevede il distacco del rover e dello stadio di discesa dall’involucro. Lo stadio di discesa è una piattaforma situata sopra al rover che possiede dei razzi a spinta variabile mono-propellente (idrazina). Contemporaneamente il rover passerà nella configurazione di atterraggio abbassando le ruote con cui toccherà il suolo.
  4. Sky Crane: Il cosiddetto sistema Sky Crane (“gru del cielo”) è ideato per far compiere un “atterraggio morbido” al rover sulla superficie. Esso è costituito da tre briglie che abbassano il rover, e da un cavo che conduce i segnali elettrici tra il modulo di discesa e il rover. Sky Crane rallenterà il rover fino al contatto di quest’ultimo con il terreno. Successivamente, alla conferma dell’atterraggio, vengono staccati tutti i cavi attraverso cariche pirotecniche e lo stadio di discesa attiva i razzi per spostarsi e schiantarsi in sicurezza ad una certa distanza.
Le quattro fasi descritte sono rappresentate anche in due ecellenti infografiche:

VIDEORAMA

Le fonti utilizzate sono un mix delle pagine dedicate alla missione da Wikipedia Italia e Wikipedia in lingua inglese. Per chiudere, questo il link a tutti gli articoli a tema “MSL-Curiosity” pubblicati da AstronautiNEWS
(*) Correzione: le telecamere MastCam non sono dotate di zoom meccanico, caratteristica non sviluppata su richiesta di NASA.

Segui la discussione su ForumAstronautico.it

http://www.forumastronautico.it/index.php?topic=18206

Marco Zambianchi

Spacecraft Analyst per la missione Gaia presso ESA/ESOC, è fondatore di ForumAstronautico.it, e co-fondatore di AstronautiCAST. Conferenziere di astronautica al Planetario di Lecco fino al 2012, scrive ora su AstronautiNEWS ed è Presidente dell'associazione ISAA.

Una risposta

  1. tommaso resta ha detto:

    esiste un corrispondente commerciale della fotocamera utilizzata o è una tecnologia totalmente differente? Grazie

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