InSight sfida l’inverno marziano

Il lander InSight affronta l'inverno marziano. Fonte: NASA

Articolo modificato dopo la pubblicazione.

Il lander InSight (acronimo di Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport), atterrato su Marte nel novembre del 2018, dovrà affrontare le insidie dell’incipiente inverno marziano, preservando i suoi strumenti e limitando temporaneamente le operazioni precedentemente programmate. La decisione presa dalla NASA, finalizzata alla conservazione del lander, è dovuta principalmente all’accumulo di polvere sui pannelli solari che lo alimentano, circostanza che coincide con l’arrivo dell’inverno nella regione vulcanica di Elysium Planitia, sito di atterraggio di InSight.

Di recente, infatti, la missione InSight ha ricevuto una “proroga” di altri due anni, durante i quali verranno analizzati i fenomeni che caratterizzano la superficie marziana, con particolare riferimento alla sismologia del Pianeta Rosso. L’accumulo di polvere sui pannelli solari ne riduce l’efficienza ma la missione è stata progettata per questa eventualità. Sono noti gli esempi dei rover Spirit e Opportunity, anch’essi alimentati a energia solare, che hanno dovuto affrontare condizioni analoghe.

La scelta del luogo di atterraggio è stata in parte dettata dalla volontà di limitare per quanto possibile l’accumulo di polvere. L’Elysium Planitia appartiene alla fascia equatoriale di Marte e riceve quindi molta luce. È inoltre caratterizzata dai cosiddetti “Dust Devils” (letteralmente diavoli di polvere), piccole trombe d’aria (seppur non legate a fenomeni di carattere temporalesco) che non superano i 500 metri di altezza e hanno generalmente una breve durata (indicativamente da 30 secondi a 20-30 minuti). Queste formazioni sono associate al surriscaldamento della superficie secca marziana e alla contemporanea presenza di una depressione superficiale. Tale condizione genera una movimentazione dell’aria calda verso l’alto per via della spinta di Archimede. Nel video sottostante è possibile notare la formazione di queste piccole trombe d’aria, riprese dal rover Curiosity.

Tuttavia, i diavoli di sabbia non sono stati sufficienti a ripulire la polvere dai pannelli, che attualmente hanno una capacità pari al 27% di quella che si otterrebbe in assenza di polvere. Quella quota di potenza generata deve infatti alimentare tutta la strumentazione di InSight. In aggiunta, la stagione più ventosa dell’anno marziano è appena terminata, per cui nei prossimi mesi non si potrà più contare su fenomeni “autopulenti”.

Ma facciamo ordine: gli strumenti che InSight deve alimentare sono molteplici. Il lander usa un braccio robotico, denominato Instrument Deployment Arm (IDA), per posizionare gli strumenti sul suolo marziano. In questo modo i risultati ottenuti sono più accurati. È dotato di due camere ingegneristiche, una posizionata sul lander e una sul braccio robotico IDA. Gli strumenti scientifici consistono in un sismometro (SEIS Instrument), un penetratore collegato ad una sonda geotermica (altrimenti detta “talpa”) e due antenne radio impiegate per l’esperimento scientifico RISE (Rotation and Interior Structure Experiment). Dopo numerosi tentativi l’esperimento HP³, condotto mediante il penetrometro e la sonda geotermica, è stato definitivamente accantonato per “incompatibilità con il suolo marziano”.

Gli strumenti di InSight. Fonte: NASA

Un’attenta ottimizzazione delle risorse

Marte è prossimo all’apogeo della sua orbita ellittica intorno al Sole, ovvero al suo afelio. Ciò implica un minore apporto solare, già condizionato dall’accumulo della polvere. La priorità, fintanto che le condizioni di esposizione non saranno migliorate, è dunque quella di utilizzare l’energia ricavata per “mantenere al caldo” il lander nei prossimi mesi. Si ipotizza una ripresa delle attività nel luglio del 2021.

I prossimi mesi saranno quindi decisivi per il futuro della missione. Gli scienziati dovranno attentamente selezionare quali strumenti mantenere attivi per garantire un sufficiente apporto di energia al sistema di riscaldamento, oltreché ai sistemi di comunicazione radio. La NASA è confidente nella riuscita dell’operazione, ma le condizioni meteorologiche e di esposizione al sole su Marte sono sempre piuttosto incerte. Basti ricordare il rover Spirit, non sopravvissuto all’inverno del 2010, e lo spegnimento temporaneo di Opportunity nel 2019. In definitiva, l’obiettivo essenziale è quello di preservare l’elettronica del lander dal freddo estremo, il che consentirebbe di riavviare tutti gli strumenti in caso di temporaneo spegnimento. In questi giorni verranno eseguiti alcuni tentativi per “spolverare” il lander, mobilitando i pannelli solari e sperando che il vento faccia la sua parte.

Ad ogni modo, gli esperti della NASA restano fiduciosi:

Il team di InSight ha elaborato un solido piano per preservare il lander nel corso dell’inverno e portarlo in totale sicurezza alla fase successiva, al fine di garantire l’estensione della missione fino a tutto il 2022.

Bruce Banerdt, responsabile delle operazioni scientifiche di InSight, presso dipartimento JPL della NASA

InSight ha fornito ulteriori importanti informazioni sul Pianeta Rosso. È stata registrata una frequente attività sismica, seppur di lieve entità e dovuta ad attività vulcaniche piuttosto che a fenomeni tettonici (circostanza che differenzia Marte dalla Terra). Inoltre il lander sta studiando le tracce del campo magnetico che un tempo caratterizzava il pianeta, con una maggiore precisione rispetto alle sonde in orbita. Se la missione dovesse continuare come programmato, contribuirà ad accrescere la nostra conoscenza sulla struttura interna di Marte e sulla storia della sua evoluzione.

Nota: tecnicamente la stagione incombente nell’Elysium Planitia è la primavera, in quanto Marte si trovava all’equinozio il 7 febbraio 2021, ma nei pressi dell’equatore marziano, dove si trova InSight, le temperature sono più influenzate dalla lontananza del Sole che dalle stagioni. Marte raggiungerà l’afelio il 12 luglio 2021.

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Manuel De Luca

Ingegnere Civile Strutturista, M. Sc. in Ingegneria Aerospaziale. Formazione come Pilota Privato (Licenza PPL). Attivo nell'ambito della ricerca in Ingegneria Strutturale, con particolare riferimento ai fenomeni reologici e alla stabilità dell'equilibrio.