COME ANDARE SU MARTE E RIMANERCI

Marteè il freddo trampolino da cui intraprenderemo il tuffo nello spazio profondo che ci emanciperà finalmente dalla Terra, dopo che l’avremo fatta surriscaldare irrimediabilmente.Quest’ultimo passo, se e quando avverrà, significherà  per agli astronauti (e quindi per tutta l’umanità) fare a meno della sfigatissima Terra. Si tratta, certo, di un obiettivo a lunghissima scadenza. LaNasanon si sbottona sulla data, ma se vogliamo azzardare la collocherei dopo il2040. In ogni caso, il terrestre che spiccherà il grande balzo dovrà pur sempre darsi una bella spinta da terra, anche se non proprio “dalla”Terra.Quello su Marte, infatti, è ilterrenosu cui si gioca la partita fondamentale, per cui vale la pena fare un breve cenno allageologia marzianae ai problemi logistici da risolvere sul Pianeta rosso. Adesso non cambiate canale! La storia di Marte si divide in tre epoche principali Noachiana: da 4,5 miliardi a 3,7 miliardi di anni fa.Un’epoca in cui Marte era soggetto a un’intensa attività tettonica e idrogeologica. È il periodo della differenziazione emisferica.Esperiana: dai 3,7 miliardi a 3 miliardi di anni fa.Il pianeta da umido si trasforma in secco. Si ha la formazione di permafrost profondo anche 100 metri. L’acqua si nasconde nel sottosuolo e nelle calotte polari. Il clima è sconvolto dalla perdita di atmosfera marziana. Si forma il Monte Olimpo.Amazzoniana: da 3 miliardi di anni fa a oggi.È caratterizzata dalla fine dell’attività vulcanica, presenza di tempeste di polvere e riduzione violenta del ciclo dell’acqua. UN TERRENO SICURO Lageologia marzianaè importante perché aiuta i planetologi a identificare un possibileluogo di atterraggiodella missione marziana. Per capire che non stanno scherzando, nell’ottobre del 2016 si è tenuto un primo workshopNasacon lo scopo di identificare50 zone candidateper il luogo di atterraggio. Si tratta di punti contenuti in una fascia di latitudine compresa tra i 50° intorno all’equatore, zona dal clima più mite e uno spessore della crosta non troppo elevata tale da potere estrarre l’acqua dal sottosuolo con “più facilità”.Devono inoltre trovarsi in una zona che possa garantire atterraggi sicuri e dare la possibilità agli astronauti di condurre operazioni logistico-scientifiche con facilità. ACQUA E GAS Dovranno anche garantire la possibilità di estrarre tonnellate diH2O(formula chimica dell’acqua) in buona quantità per l’uso quotidiano e per le riserve. Noi terrestri beviamo parecchio.Inoltre, occorre studiare e sviluppare tecnologie per l’estrazione e l’uso di risorse locali, principalmenteH2OeO2(ossigeno), non solo per la sopravvivenza ma anche come propellente per ilrientroin orbita marziana prima di affrontare il viaggio diritorno verso la Terra. Sono ancora allo studio o in fase di sperimentazione tecniche per l’estrazione H2O dal terrenomarziano ed O2 dalla tenue atmosfera marziana. Le prossime missioni (2020)porteranno con sé i primi esperimenti(Moxie)per implementare queste tecnologie basate su celle di combustibile inversa. Per quanto riguarda l’H2Osappiamo che ce n’è in abbondanza in tutto il Sistema Solare, e teoricamente Marte non fa eccezione. Le sonde europee e americane come le Mro (Mars Reconnaissance Orbiter) che mappano la superficie e il sottosuolo marziano ci indicano che l’acqua su Marteforseè presente nel sottosuolo alle basse profondità del terreno dell’emisfero boreale (si stima che si possa trovare H2O anche circa 10 metri dal sottosuolo) sotto forma di ghiaccio. Ci sono buone possibilità sul fatto che miliardi di anni fa la maggior parte dell’emisfero boreale fosse completamente sommerso da un oceano d’acqua: quando poi il clima è cambiato, una parte è evaporata e un’altra è scesa nel sottosuolo. Ma a tutt’oggi non è stata accertata la presenza di acqua nel sottosuolo di Marte. Il cratere provocato dall’impatto di un meteorite, Hephaestus Fossae, fotografato da Mars Express (2207). Sembra situato in un sistema di canali naturali: ciò indicherebbe che l’impatto è avvenuto in una zona molto umida LUCE E “TELEFONO” Ora il clima suMarte è secco, freddo e arido.Periodicamente si sollevano tempeste di sabbia in grado di oscurare l’intero pianeta per mesi, bloccando laluce solarein superficie. Questo significa che gli astronauti non possono fare affidamento solo sui pannelli solari per ricavare l’energia elettrica. Inoltre, poiché Marte si trova a una distanza dal sole di circa 1.5 u.a. la quantità di radiazione che riceve (a parità di altre condizioni) è meno della metà di quella che riceve la Terra, anche per questa ragione ipannelli solarinon garantiscono una fonte di energia continua e affidabile. Occorre portare su Marte generatori a fissione nucleari come iradioisotope thermoelectric generator (Rtg)al plutonio 238. Anche gli aspetti di comunicazione vanno rivisti: a causa della distanza variabile tra la Terra e Marte dovuta alle loro orbite,la comunicazionerisente di ritardi compresi fra 4 e 20 minuti: i due pianeti non sono sempre in linea di contatto diretto, quindi un sistema di satelliti, o una parziale riprogrammazione delle sonde tuttora al lavoro su Marte, è necessaria per garantire un sistema di trasmissione radio affidabile ad alta velocità con correzione degli errori. ATTERRAGGIO MORBIDO La (sfortunata)sondaSchiaparellici ha ricordato anche ladifficoltà di atterrare su Marte: bassa densità atmosferica e gravità di 1/3 di quella terrestre sono fattori che di certo non aiutano a rallentare la velocità di discesa di una sonda, anche con paracadute aperto. Per permettere un atterraggio in condizioni di sicurezza di un equipaggio umano occorre studiare e testare nuove metodologie di rallentamento di velocità(aerobraking)che sfruttano come freno la tenue atmosfera marziana unitamente alla retro propulsione, cioè razzi ausiliari in grado di garantire un atterraggio morbido su Marte. Il successo dell’operazione dipenderà da una navigazione precisa, dalle condizioni meteo e dalla conoscenza delle forze che agiscono sulla navicella. TORNARE A CASA Se per atterrare su Marte si richiedono sforzi tecnologici ancora in fase di sviluppo, lo stesso possiamo dire per la fase di rientro a Terra. Si suppone (perché ancora nulla è definito, ci sono solo ipotesi in merito) che il rientro da Marte avvenga in due fasi: nella prima gli astronauti lasciano il suolo marziano con un veicolo di ascensione chiamatoMav (Mars Ascending Vehicle– di cui non esiste ancora alcun progetto) fino ad effettuare unrendez-vousin orbita marziana con il veicolo di supporto costituito dal modulo abitativo e i moduli Sm e Cm dellaOrion; questo complesso viene spesso chiamatoErv (Earth Return Vehicle). A questo punto, una volta trasferiti gli astronauti nel modulo abitativo, sganciato nuovamente il Mav e posto in orbita di parcheggio marziana, gli astronauti possono lasciare l’orbita marziana per il viaggio di ritorno secondo precisi trasferimenti orbitali (orbite di trasferimento a minima energia nello spazio 3D) fino al rientro nei pressi del sistema Terra-Luna. Si tratta di una fase che, si pensa, sarà affrontata solo nel decennio degli anni trenta, ma le agenzie spaziali hanno già definito, anche in questo caso, delle linee guida-caratteristiche che il Mav dovrà o potrebbe avere: Potrebbe essere un modulo preassemblato e inviato dalla Terra insieme alla strumentazione, con una serie divettori Sls – cargonegli anni precedenti la missione umana.Dovrebbe essere in grado di recuperare il combustibile da solo, estrarlo dalla superficie/sottosuolo/atmosfera marziana e stivarlo in un luogo sicuro per anni.IlMavdovrà garantire l’operatività per anni nello spazio sotto l’effetto di radiazione e agenti atmosferici marziani.IlMavdeve garantire la sopravvivenza fino alla fase direndez-vousin orbita marziana con l’Erv. Una volta esaurito il suo compito sarà mantenuto in orbita marziana di parcheggio. Abbiamo quindi tutti gli elementi da mettere insieme per ipotizzare una possibile missione.Ovviamente non c’è ancora nulla di definitivo, e anche in questo caso, quella che segue è solo una delle tante ipotesi che prevedono l’utilizzo di tecnologie descritte nei paragrafi precedenti. Decenni prima della missione umana, e una volta identificato il luogo di atterraggio,una serie di lanci a cadenza programmata(sfruttando le opposizioni marziane) con vettoriSls cargoprovvederanno a portare le attrezzature, le strumentazioni su Marte e il Mav in orbita marziana. L’uso dellatecnologia Sepsarà fondamentale.Al momento opportuno, dalla Terra una serie di vettori Sls porterà in orbita lunare i moduli abitativi, mentre in seguito, un secondo vettore Sls porterà in orbita terrestre gli astronauti all’interno di una navicellaOrion(Sm e Cm). Una volta testata la strumentazione di bordo, gli astronauti eseguono unrendez-vousper agganciare il modulo abitativo. Da qui si inseriranno in orbita di trasferimento per Marte con tecnologia chimica (non Sep) fino a entrare dopo7/9 mesidi viaggio in orbita marziana. Rendez-vousin orbita marziana con il Mav ediscesa su Martee permanenza di circa500 giorni sul suolo marziano(sopravvivere per tutto questo periodo), quindi ascesa con Mav e incontro con l’Erv. Il Mav si sgancia e si mette in orbita di parcheggio per essere riusato in futuro.Inserimento in orbita di ritorno per la Terra, e dopo 7/9 mesi di viaggio, rientro in orbita Dlro lunare, dove è posto il modulo abitativo e il Sm. La sola navicella Orion (Cm) s’inserisce in orbita di trasferimento terrestre e ammara nell’Oceano Pacifico. Come si vede, si tratta di una serie di operazioni complesse che non appartengono ancora al bagaglio di competenze attuali, visto che ancora deve essere sviluppata o testata la tecnologia su cui si basano. Tuttavia, come dice la Nasa,Marte è un obiettivo molto ambizioso ma “alla nostra portata”. Occorre sicuramente tantissimo denaro (centinaia e centinaia di miliardi di dollari) e, soprattutto, una ferrea forza di volontà. Si tratta di un obiettivo che, se attuato, dovrà coinvolgere paesi e culture differenti, per collaborare per un unico grande e nobile obiettivo: la sopravvivenza del genere umano. Nello spazio, infatti, la collaborazione è necessaria per il raggiungimento di un obiettivo: non esistono frontiere o muri che dividono perché tutto, anche l’operazione più banale, può essere complicato e diventare fonte di problemi. PERCHÉ ANDARE SU MARTE? Quando si parla di“andare su Marte”viene da chiedersi perché spendere soldi per andare su un altro pianeta? La risposta è semplice: per migliorare la qualità della vita sulla Terra. Gli investimenti in tecnologie spaziali hanno sempre ricevuto, ancora prima delle missioni Apollo, un enorme ritorno in tantissime aree. Il fatto di portare l’uomo ai suoi limiti, impone lo sviluppo di nuove metodologie di cui tutti usufruiranno nella vita di tutti i giorni: riciclo dei rifiuti, produzione di cibo, tecnologia medica, trasporti, sostenibilità ambientale, elettronica, medicina, biotecnologie… La Nasa ha un sito (spinoff.nasa.gov) in cui elenca annualmente tutti i brevetti registrati in diversi ambiti grazie agli investimenti dell’industria aerospaziale (è già disponibile quello relativo al2017). Last but not least, partecipare alla conquista dello spazio conferisce un enorme prestigio ai Paesi coinvolti. Riferimenti e bibliografia articolidiastronomia.com http://www.esa.int/Our_Activities/Human_Spaceflight/Mars500http://mars160.marssociety.org/https://www.nasa.gov/content/journey-to-mars-overview/space.comMarte: la storia del nostro futuro sul pianeta rosso. National Geographic editore.