Un’idea geniale per rimuovere la polvere dai pannelli fotovoltaici di InSight

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

Il lander InSight, così come era successo al rover Opportunity, soffre la polvere di Marte. Quello del deposito di polvere sui pannelli fotovoltaici è un grosso problema perché inibisce la ricarica delle batterie. Questa criticità si era manifestata da qualche mese, quando la crescente presenza di polvere sui pannelli fotovoltaici unita a un ridotto irraggiamento solare legato all’inverno marziano aveva costretto la NASA a predisporre il lander in una modalità di risparmio energetico. Marte si sta avvicinando all’afelio, il suo punto più lontano dal Sole, e il team di specialisti aveva già previsto questa problematica ben prima della decisione di estendere la missione di InSight di ulteriori due anni. Per questo motivo era stato previsto che la missione sarebbe stata in grado di operare senza strumenti scientifici per i prossimi mesi, prima di riprendere le attività di ricerca entro la fine dell’anno. Durante questo periodo, InSight dovrà risparmiare energia elettrica per dedicarla ai suoi riscaldatori, ai computer e altri componenti chiave.

Prelievo e scarico della sabbia. Credits: NASA

Il potere di ricarica del Sole aumenterà verso il mese di luglio; nel frattempo la NASA ha provato vari metodi per cercare di rimuovere la polvere dai pannelli fotovoltaici tra cui l’utilizzo dei motori che hanno permesso il dispiegamento dei pannelli stessi, con la speranza che le pulsazioni degli attuatori potessero aiutare la rimozione della polvere.

Tutti tentativi vani, almeno fino a pochi giorni fa. Il team di InSight stava studiando da circa un anno un metodo efficace per cercare di eliminare la polvere dai suoi pannelli fotovoltaici. Matt Golombek, un membro del team scientifico di InSight presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA nel sud della California, ha avuto una brillante intuizione quando ha pensato che sarebbe stato possibile colpire la polvere depositata sui pannelli con granelli di sabbia che sarebbero poi volati via spinti dal vento marziano trascinando con se anche qualche granello di polvere.

Per provare la tecnica, il 22 maggio all’884º sol della missione, intorno a mezzogiorno ora di Marte, l’ora più ventosa della giornata, è stata utilizzata la paletta posta sul braccio robotico di InSight per raccogliere, spostare e far cadere la sabbia accanto ai pannelli fotovoltaici di InSight. Non appena avviata la caduta della sabbia sui pannelli, da Terra è stato notato un aumento istantaneo della potenza elettrica complessiva del veicolo spaziale. La sabbia spinta dal vento è riuscita a togliere una quantità di polvere sufficiente per guadagnare circa 30 wattora di energia per sol. «Non eravamo sicuri che avrebbe funzionato, ma siamo lieti che abbia funzionato», ha detto Golombek.

L’operazione, avvenuta qualche giorno fa, è stata messa in atto quando le correnti hanno soffiato da nord-ovest a una velocità di 6 metri al secondo, un vento sufficientemente intenso da far rotolare la sabbia sui pannelli che, spinta dal vento, ha trascinato via con sé un piccolo ma importantissimo quantitativo di polvere.

Anche se non è una garanzia che il veicolo spaziale abbia tutta la potenza di cui ha bisogno, la recente pulizia aggiungerà un utile margine alle riserve di energia di InSight. L’aumento di potenza potrebbe ritardare lo spegnimento degli strumenti di alcune settimane, guadagnando tempo prezioso per raccogliere ulteriori dati scientifici. Visto il successo ottenuto con questo innovativo metodo di rimozione della polvere, gli specialisti a Terra hanno effettuato un nuovo intervento sabato 5 giugno 2021.

Sopravvivere su Marte

I pannelli di InSight sono sopravvissuti alla missione principale di due anni, ovvero il lasso di tempo per cui erano stati progettati, ma ora dovranno alimentare il veicolo spaziale per altri due anni. Decidere di fare affidamento sui pannelli fotovoltaici per generare energia elettrica consente a tali missioni di essere il più leggere possibile in fase di lancio e di avere meno parti mobili, quindi un numero inferiore di potenziali punti di guasto, rispetto ad altri sistemi.
Equipaggiare la navicella con spazzole o ventole per eliminare la polvere avrebbe aggiunto peso e punti di rottura. Alcuni utenti internet avevano suggerito alla NASA di utilizzare le eliche dell’elicottero Ingenuity per eliminare la polvere dai pannelli di InSight, ma questa opzione non è percorribile perché l’elicottero si trova a circa 3.452 chilometri di distanza dal rover. Come hanno mostrato i casi di Spirit e Opportunity, le raffiche e i turbini di vento tipici del clima marziano non sono mai stati in grado da soli di eliminare la polvere dai loro pannelli fotovoltaici.

Entro agosto, mentre Marte si verrà a trovare nella sua orbita più vicino al Sole, i pannelli fotovoltaici di InSight dovrebbero essere in grado di raccogliere più energia, consentendo agli specialisti a Terra di riaccendere gli strumenti scientifici. A seconda della potenza disponibile, si potrà magari iniziare ad accenderne solo alcuni per brevi periodi in momenti chiave della giornata, come era stato fatto per risparmiare energia.

Indipendentemente dal fatto che gli strumenti siano accesi o spenti, le operazioni di InSight si fermeranno di nuovo intorno al 7 ottobre, quando Marte e la Terra si troveranno ai lati opposti del Sole. Conosciuto come Mars Solar Conjunction, questo evento si verifica ogni due anni. Poiché il plasma del Sole può interrompere i segnali radio inviati ai veicoli spaziali in quel momento, tutte le missioni della NASA su Marte diventeranno più passive, continuando a registrare dati e inviare aggiornamenti agli ingegneri sulla Terra, anche se nessun nuovo comando verrà loro inviato. La moratoria sui comandi inviati ai veicoli in missione su Marte terminerà a fine ottobre.

Maggiori informazioni sulla missione

Il JPL gestisce InSight per conto dello Science Mission Directorate della NASA. InSight fa parte del Discovery Program della NASA, gestito dal Marshall Space Flight Center di Huntsville, Alabama. Lockheed Martin Space di Denver ha costruito il veicolo spaziale InSight.

Un certo numero di partner europei, tra cui il Centre National d’Études Spatiales (CNES) francese e il German Aerospace Center (DLR) tedesco, stanno supportando la missione InSight. Il CNES ha fornito lo strumento Seismic Experiment for Interior Structure (SEIS). Contributi significativi per SEIS sono venuti dall’IPGP, l’Istituto Max Planck per la ricerca sul sistema solare (MPS) in Germania, il Politecnico federale di Zurigo (ETH Zurigo) in Svizzera, l’Imperial College di Londra e l’Università di Oxford nel Regno Unito e il JPL. DLR ha fornito lo strumento Heat Flow and Physical Properties Package (HP³), con contributi significativi dello Space Research Center (CBK) della Polish Academy of Sciences and Astronika in Polonia. Il Centro di Astrobiologia (CAB) spagnolo ha fornito i sensori di temperatura e vento.

Fonte: NASA

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Marco Carrara

Da sempre appassionato di spazio, da piccolo sognavo ad occhi aperti guardando alla televisione le gesta degli astronauti impegnati nelle missioni Apollo, crescendo mi sono dovuto accontentare di una più normale professione come sistemista informatico in una banca radicata nel nord Italia. Scrivo su AstronautiNews dal 2010; è il mio modo per continuare a coltivare la mia passione per lo spazio.