I 7 minuti di terrore di Perseverance

La missione Nasa Mars2020 è sempre più vicina a Marte, col suo prezioso carico: il rover Perseverance e il primo elicottero marziano Ingenuity.
Tutti i dettagli della manovra di atterraggio prevista per giovedì 18 febbraio: quella che in gergo chiamano i “7 minuti di terrore”!

Traguardo in vista

Mars2020 è la missione Nasa lanciata lo scorso 30 luglio da Cape Canaveral con obiettivo l’esplorazione del pianeta rosso. La missione somiglia alla precedente e ancora attiva Mars Science Laboratory (Msl) che ha portato il rover Curiosity su Marte il 6 agosto 2012. E anche il rover della nuova missione, Perseverance, è di fatto il fratello minore e più avanzato di Curiosity.

Avevo parlato di questa missione in occasione del suo lancio: leggi Perseverance, il prossimo rover Nasa su Marte.

Dopo oltre 6 mesi e mezzo di viaggio, la missione sta per toccare il suo primo traguardo, il più delicato: consegnare sana e salva la strumentazione nel sito previsto per l’atterraggio, il cratere Jezero.

Il trailer della missione, focalizzato sull’arrivo e l’atterraggio su Marte. Giusto per provare a trasmetterti un po’ del mio entusiasmo a riguardo: io l’ho guardato solo 157 volte… La musica fa un ottimo lavoro! Animazione: NASA/JPL-Caltech

I “7 minuti di terrore”

Sono chiamati così dagli addetti ai lavori i 7 minuti in cui si svolgono le manovre di Entry, descent, landing (Edl), ingresso in atmosfera, discesa, atterraggio, dei lander su Marte.

È praticamente la fase più corta di tutta la missione ma anche quella che desta più preoccupazione nella squadra che la gestisce.

Il motivo principale di tale ansia è che la discesa deve avvenire in maniera autonoma, in base alla programmazione preventiva della sonda e del lander.
Mandare un segnale dalla Terra a Marte, pur viaggiando esso alla velocità della luce, richiederebbe oltre 11 minuti: impossibile dunque comandare a distanza una sonda mentre deve gestire l’atterraggio. Negli 11 minuti che il segnale impiegherebbe da qui per arrivare verso Marte, coprendo gli oltre 200 milioni di chilometri che ci separano, la sonda si sarebbe già schiantata.
[nota: la distanza tra Terra e Marte varia a seconda della posizione reciproca dei due pianeti. Il 18 febbraio saremo a poco più di 204,5 milioni di chilometri di distanza.]

L’atterraggio di Perseverance e del suo compagno, il robot volante Ingenuity, avverrà dunque in base a precisi calcoli già fatti e inseriti nella memoria della sonda.

Entry, descent, Landing: tutti i dettagli

Innanzitutto, fidati di me, guarda questo video.

Tutte le fasi dei “7 minuti di terrore” che attendono Perseverance il prossimo 18 febbraio. In questo video ci sono molti più dettagli che nel precedente. E l’assenza di sfondo musicale rende ancora più verosimile la manovra. Da lasciare senza fiato! Animazione: NASA/JPL-Caltech.

Dopo aver viaggiato per circa 480 milioni di chilometri, Mars2020 sta arrivando su Marte.
Atterrare su Marte non è semplice: solo circa il 40% di tutte le missioni che ci hanno provato finora ci sono riuscite.

fasi della manovra di ingresso in atmosfera, discesa e atterraggio su Marte di Perseverance
Tutte le fasi della manovra di ingresso in atmosfera, discesa e atterraggio su Marte che Perseverance dovrà eseguire. Immagine: NASA/JPL-Caltech.

La prima cosa che la sonda farà sarà liberarsi degli strumenti di viaggio: pannelli solari e carburante che l’hanno portata fino a 10 minuti dall’ingresso nell’atmosfera di Marte.

Una sistematina alla direzione, e giù in picchiata verso il pianeta. In questa fase la sonda sarà a circa 1600 chilometri da Marte con una velocità di circa 17mila chilometri orari.

Il passaggio attraverso l’atmosfera sottoporrà la sonda a temperature altissime: il picco si avrà circa 80 secondi dall’ingresso in atmosfera, quando si toccheranno circa 1300 gradi centigradi.
Niente paura: lo scudo termico protegge il prezioso carico, tenendolo ad una temperatura da piacevole giornata primaverile.

Arrivata a poco più di 11 chilometri di quota, è il momento di aprire il paracadute: un enorme dispositivo di frenamento con diametro di 21,5 metri.

test sul paracadute per l'atterraggio di perseverance su marte
L’enorme paracadute supersonico per la missione Mars 2020 mentre viene sottoposto a test nella più grande galleria del vento del mondo, presso l’Ames Research Center della Nasa. Foto: NASA/JPL-Caltech/Ames.

Come dicevo poco sopra, dalla Terra non abbiamo nessuna speranza di controllare dettagliatamente le manovre di atterraggio di una sonda su Marte, data la distanza che ci separa dal pianeta rosso. La manovra di atterraggio è quindi programmata per funzionare in autonomia, anche includendo man mano valutazioni che gli strumenti faranno proprio durante la fase di discesa.

Prima di aprire il paracadute ad esempio si attiverà il sistema Range Trigger, con lo specifico compito di calcolare l’istante più adatto all’apertura per avvicinarsi il più possibile al sito designato per l’atterraggio.

schema del funzionamento del sistema range trigger
La zona d’atterraggio prevista prende forma di ellisse. Con il nuovo sistema Range Trigger l’ellisse di atterraggio sarà notevolmente ridotta rispetto a quanto si riuscì a fare, ad esempio, con Curiosity. (Vedi cerchio rosso rispetto all’azzurro nell’immagine). Avvicinarsi il più possibile al sito designato evita sprechi di tempo e risorse che il rover dovrebbe impiegare poi per avvicinarcisi una volta atterrato. Immagine: NASA/JPL-Caltech.

Una volta aperto il paracadute, lo scudo termico si staccherà e gli strumenti a bordo cominceranno a registrare dati per controllare meglio la discesa.

Una altro sistema automatico, Terrain-Relative Navigation, si attiverà mappando il suolo e confrontandolo alle mappe che ha in memoria. Terrain-Relative Navigation sceglierà il miglior punto su cui atterrare, in conformità a quanto prestabilito, ma si terrà anche pronto a deviare in caso di ostacoli imprevisti sul terreno.

schema del funzionamento del sistema Terrain-Relative Navigation
Il sistema Terrain-Relative Navigation valuta e sceglie il punto esatto per l’atterraggio. Immagine: NASA/JPL-Caltech

Il paracadute farà rallentare la discesa della sonda portando la sua velocità da circa 1500 km/h a circa 320 km/h. Più di questo non può fare.

Il “pacchetto” con destinazione suolo marziano si staccherà dunque dalla capsula che lo ha portato fino a quel punto ed entreranno in gioco i 6 retrorazzi che guideranno le ultimissime manovre.

I razzi guideranno la discesa tra i 2 chilometri e gli ultimi 20 metri, quando il rover si staccherà dall’impalcatura coi razzi e sarà depositato gentilmente da una sorta di gru aerea.
In questa fase Perseverance spiegherà per la prima volta le sue sei zampette ruotate, pronto a calcare il suolo marziano.

Appena messe giù le ruote, a sentire la sabbia rossa, i cavi della gru saranno tagliati e l’impalcatura coi razzi andrà a schiantarsi lontano dal rover, per non rischiare di danneggiarlo.

Dove guardare in diretta l’atterraggio

Se non vuoi perdere nemmeno un secondo dei 7 minuti di terrore e vivere (o rivivere, se hai assistito all’analoga manovra di Curiosity nel 2012) in diretta l’emozione, sul canale youtube della Nasa è previsto un live streaming giovedì 18 febbraio a partire dalle 20:15 ora italiana.

Io non vedo l’ora di assistere all’atterraggio! E tu? Lo guarderai?


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