L’atterraggio di Perseverance su Marte, ovvero i 7 minuti di terrore

Il 18 febbraio è programmata una delle fasi cruciali della missione MARS 2020 della NASA, ovvero l’atterraggio su Marte (o meglio l’ammartaggio) del Rover Perseverance. La missione prevede di portare sul pianeta rosso il rover evoluzione di Curiosity, altro robot NASA, che sta esplorando Marte dal 2012. Il sito di ammartaggio è il Cratere Jezero un antico lago prosciugato, in cui i ricercatori sperano di trovare tracce di vita microbiotica passata.

L’ammartaggio di Perseverance nel cratere è il momento più delicato di tutta la missione. Per stessa ammissione della NASA, atterrare sul pianeta rosso non è semplice: solamente il 40% delle missioni inviate su Marte da qualsiasi ente spaziale ha avuto successo. La sfida per gli ingegneri della NASA è stata ancora più ardua in quanto si è scelto un metodo assolutamente inedito per far scendere il Rover sulla superficie. Per questo motivo la fase Entry, Descendent, Landing (EDL) è stata soprannominata amichevolmente i 7 minuti di terrore.

Prima di seguire passo passo la discesa del Rover Perseverance sul suolo marziano, bisogna fare le dovute premesse. A causa della distanza di Marte dalla Terra, i segnali radio impiegano più di 11 minuti ad arrivare a noi e viceversa. Questo significa che non possiamo in alcun modo controllare le operazioni di ammartaggio dalla Terra. Tutto il complicato processo sarà eseguito in maniera autonoma dai computer di bordo di Perseverance. Dal momento che i minuti di terrore sono 7, il calcolo è presto fatto: nel momento in cui verremo a conoscenza del fatto che la navicella contenente Perseverance è entrata nell’atmosfera marziana, in realtà il Rover della NASA avrà già completato l’atterraggio su Marte!

L’approccio a Marte

Siamo ancora nello spazio. Il sito di ammartaggio è lontano 3600 km e la velocità di crociera della navicella, che ha portato Perseverance fino a qui, è di circa 17000 km/h. Mancano quasi 10 minuti alla fase critica, quindi è il momento di sganciare il Cruise Stage, ovvero la struttura che ospitava i pannelli solari, i serbatoi di carburante e i sensori durante il viaggio verso Marte.

Gli ugelli della navicella bloccano la lenta rotazione attorno al proprio asse e garantiscono il giusto assetto e angolo di ingresso.

Siamo a 5 minuti dall’ingresso nell’atmosfera e il modulo sgancia due masse da 70 kg l’una in modo da creare l’ideale rapporto spinta-resistenza.

I 7 minuti di terrore

Da questo momento in poi, iniziano i 7 minuti di terrore:

• 0min 10sec –  La navicella entra nell’atmosfera marziana, controllando, per mezzo degli ugelli, che lo scudo termico sia perfettamente orientato per affrontare l’attrito dell’aria: 636 km dal sito di ammartaggio e velocità in crescita a 19200 km/h.
• 1min 05sec – L’atmosfera marziana, per quanto rarefatta, inizia ad avere influenza sul modulo di atterraggio. La diversa densità dell’aria rischia di far perdere l’assetto alla navicella. Per compensare, si accendono dei piccoli getti posti sul retro in modo da aggiustare il suo angolo di ingresso.
• 2min 30sec –  L’attrito con l’atmosfera marziana rallenta la navicella fino a “soli” 4000 km/h, ma fa aumentare la temperatura sullo scudo termico a circa 1300°C. Al sicuro dentro la pancia del modulo di rientro, Perseverance percepisce circa 25°C.
• 4min 15sec – Ad un’altitudine di 12 km e con una velocità di circa 1500 km/h il computer di bordo esegue il Range Trigger, ovvero il calcolo del momento ideale per aprire il paracadute supersonico, in modo da avvicinarsi il più possibile all’area di ammartaggio designata.
• 4min 35sec – Il modulo di discesa si trova ormai a 10km dal sito di ammartaggio. Viene sganciato lo scudo termico, cosicché il rover viene a contatto con l’atmosfera marziana. In questo momento le telecamere e i sensori iniziano a raccogliere dati.
• 5min 35sec – Si attiva il nuovo sistema Terrain-Relative Navigation che confronta le immagini acquisite in tempo reale da Perseverance con le mappe caricate nel computer; questo permette al rover di “geolocalizzarsi” e scegliere il miglior sito di ammartaggio.
• 6min 00sec – Il paracadute rallenta il modulo di discesa fino a circa 300 km/h. A soli 2000 metri dalla superficie Perseverance si stacca dall’involucro esterno e dal paracadute. La discesa verso il terreno marziano è rallentata dai razzi installati sulla struttura sopra il rover, una sorta di jetpack con otto ugelli puntati verso il basso. La velocità viene ridotta e stabilizzata fino a 2,7 km/h.
• 6min 48sec – Ad un’altezza di 20 metri dalla superficie, iniziano le manovre Sky Crane: il jetpack si stabilizza e cala, tramite cavi, Perseverance fino al terreno. Il rover, mentre viene fatto scendere, sistema le zampe e le ruote nella posizione di ammartaggio.
• 7min 00sec – Non appena i sensori rilevano che Perseverance ha toccato correttamente il suolo, i cavi vengono tranciati e il jetpack si sposta il più velocemente possibile lontano dal rover per non rischiare incidenti, allontanandosi fino a quando non finirà il carburante e si schianterà al suolo.

L’atterraggio su Marte del Rover Perseverance è concluso

Da questo momento in poi Perseverance inizierà le operazioni di controllo dei sistemi e movimentazione di tutta la strumentazione. Depositerà a terra anche Ingenuity, un elicotterino a guida autonoma, del peso di circa 1,8 Kg. L’intento dei ricercatori è di testare un robot volante per aprire la strada a possibili sviluppi futuri. L’energia è garantita dai pannelli solari ed è in grado di volare grazie alle due pale controrotanti in carbonio. La strumentazione è minima: un computer di bordo, dei sensori di navigazione e due telecamere.

Se Perseverance passerà indenne i 7 minuti di terrore, inizierà ad esplorare il Cratere Jezero con il compito di confermare le tesi dei ricercatori che vedono Marte come un luogo adatto ad ospitare la vita in epoche passate. Sarà anche in grado di raccogliere e conservare campioni particolarmente interessanti di roccia, in modo che vengano rispediti sulla Terra con le prossime missioni NASA.