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ExoMars 2016: l’Italia arriva su Marte

Tra pochi giorni, la sonda spaziale ExoMars concluderà la prima fase del suo viaggio arrivando nell’orbita di Marte, viaggio iniziato il 14 Marzo dal cosmodromo di Baikonur, la più utilizzata base di lancio del mondo. La missione ExoMars, sviluppata dall’Agenzia Spaziale Europea (ESA) e dall’Agenzia Spaziale Russa (Roskosmos), è una missione doppia: la prima parte, in corso, prevede l’arrivo del satellite Trace Gas Orbiter (TGO) che rilascerà il lander Schiaparelli, mentre la seconda parte, con il lancio previsto per il 2020, porterà sul pianeta rosso il rover ExoMars, ed utilizzerà i dati raccolti nella prima fase per la sua preparazione.

Perché una nuova missione su Marte?

Le due fasi della missione ExoMars racchiudono allo stesso tempo diversi obiettivi scientifici e tecnologici soprattutto da un punto di vista europeo.

  • Studiare l’ambiente biologico della superficie marziana, cercando tracce di vita passata o presente
  • Caratterizzare la geochimica del pianeta e la distribuzione di acqua
  • Analizzare l’ambiente sulla superficie, in previsione di future missioni con equipaggio umano
  • Dimostrare la capacità autonoma europea di eseguire un atterraggio controllato su Marte
  • Sviluppare energia solare e garantire mobilità sulla superficie marziana

Dopo la missione Mars Express e l’insuccesso del lander Beagle 2, con cui si persero i contatti durante l’ingresso in atmosfera, l’ESA si accinge a portare, con la missione ExoMars, sia un lander che un rover sul pianeta rosso, cercando di interrompere il predominio della NASA nell’esplorazione di Marte.

Italiani marziani

Il contributo italiano a questa missione è notevole, essendo il nostro stato partecipe come Principal Investigator (PI) e Co-PI in diversi strumenti selezionati per le due missioni ExoMars. Vediamo più nel dettaglio quelli in procinto di arrivare sul pianeta rosso con la prima fase della missione.

Il TGO, la sonda in procinto di arrivare in orbita marziana, oltre ad avere il compito di trasportare e poi rilasciare il lander Schiaparelli, continuerà ad analizzare il pianeta rosso per sette mesi, da una distanza di 400 km. Studierà i gas nell’atmosfera marziana, in cerca di tracce che indichino la presenza di accumuli di acqua nel sottosuolo e raccoglierà immagini dettagliate della conformazione della superficie, per aiutare nella scelta del luogo di atterraggio del rover. Due gli strumenti a partecipazione italiana: NOMAD e CaSSIS.

TGO

Schema del Trace Gas Orbiter, in cui si vedono la posizione del lander Schiaparelli avvolto nel suo involucro protettivo e degli altri strumenti a bordo.

NOMAD (Nadir and Occultation for Mars Discovery) è composto da tre spettrometri che opereranno a diverse lunghezze d’onda: luce visibile, infrarossi ed ultravioletti. Questa ampia copertura garantirà la possibilità di individuare i gas componenti l’atmosfera marziana anche se presenti in basse concentrazioni e permetterà di identificare la loro posizione. Uno dei Co-PI di questo strumento è Giancarlo Bellucci dell’Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziale (IAPS-INAF) di Roma.
CaSSIS (Colour and Stereo Surface Imaging System) è una fotocamera ad alta risoluzione (5 metri per pixel) che avrà il duplice scopo di identificare le possibili sorgenti del gas tracciato nell’atmosfera ed analizzare le diverse zone di atterraggio. Grazie alle immagini a colori e stereoscopiche CaSSIS permetterà agli scienziati di capire i processi geologici associati alle emissioni di gas (ad esempio sublimazione, erosione o vulcanismo) e allo stesso tempo darà informazioni sulla presenza di rocce, pendenze o possibili pericoli presenti nelle zone candidate per l’atterraggio del rover. Gabriele Cremonese, dell’Osservatorio Astronomico di Padova è uno dei Co-PI dello strumento CaSSIS.

schiaparelli-landing

Schema delle varie fasi dell’atterraggio del lander Schiaparelli sulla superficie marziana, dall’ingresso nell’alta atmosfera fino al contatto con il suolo.

Il lander Schiaparelli, il cui nome è un omaggio al famoso astronomo italiano noto in tutto il mondo per i suoi disegni dei canali di Marte, ha una forte componente italiana. Schiaparelli è un modulo di atterraggio dimostrativo EDM (entry, descent e landing) che avrà il compito di fornire importanti dati sulle condizioni atmosferiche del suolo marziano, dati che saranno poi utilizzati insieme a quelli del TGO per pianificare la seconda fase della missione ExoMars. Gli strumenti a partecipazione italiana a bordo sono: AMELIA, DREAMS ed INRRI.

AMELIA (Atmospheric Mars Entry and Landing Investigation and Analysis) sarà di supporto agli ingegneri del team per raccogliere i dati e ricostruire la traiettoria del lander e determinare le condizioni atmosferiche dall’alta atmosfera fino al suolo durante l’atterraggio. Il PI di questo strumento è Francesca Ferri dell’Università di Padova.
DREAMS (Dust characterisation, Risk assessment, and Environment Analyser on the Martian Surface) è il cuore pulsante del lander Schiaparelli, una vera e propria stazione metereologica in grado di misurare la velocità e la direzione dei venti marziani, l’umidità, la pressione, la temperatura, la trasparenza e l’elettrizzazione dell’atmosfera. Tutti questi dati saranno di vitale importanza per comprendere al meglio le condizioni ambientali sulla superficie del pianeta rosso. L’Italia è PI nello strumento con Francesca Esposito dell’Osservatorio Astronomico di Capodimonte e partecipa nella realizzazione dei singoli strumenti di analisi realizzati in collaborazione con altri stati europei.
INRRI (INstrument for landing-Roving laser Retroreflector Investigations) offrirà un bersaglio fisso sulla superficie marziana per le misure di laser ranging e sarà il primo retro-riflettore posizionato su Marte. Sarà utilizzabile ben oltre la durata della missione di Schiaparelli ed anche in futuro potrà essere utilizzato per studiare l’andamento delle comunicazioni laser con Marte. INRRI è stato disegnato e costruito dallo SCF_LAB, presso i Laboratori Nazionali di Frascati (LNF-INFN), dal team guidato da Simone Dell’agnello.

La mezzanotte arriverà come sempre, ma questa volta nel cielo, attorno al pianeta marziano, ci sarà un po’ di Italia a brillare.