Quando andiamo su Marte?

Il rinvio di un’importante missione spaziale verso Marte rischia di rovinare gli ultimi giorni del 2015 alla NASA e agli appassionati di Spazio in generale, dopo le buone notizie sull’approvazione di un budget da 19,3 miliardi di dollari da parte del Congresso per l’ente spaziale e lo storico lancio del razzo Falcon 9 di SpaceX, che ha confermato la possibilità di potere riutilizzare uno stesso razzo per più missioni abbattendo tempi e costi per i lanci. Martedì i responsabili della NASA hanno annunciato che una nuova missione – si chiama “InSight” e prevede l’utilizzo di un lander – non partirà verso Marte nel marzo del 2016, come programmato, ipotizzando che saranno necessari ancora un paio di anni prima che si riesca a lanciare il lander (robot automatico) verso il pianeta. Un ritardo fino al 2018 avrà qualche conseguenza sulle ricerche che riguardano Marte, ma non cambierà più di tanto gli ambiziosi piani della NASA per portare un primo equipaggio di esseri umani sul pianeta nei prossimi anni Trenta.

InSight
I tecnici della NASA lavorano all’Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport (InSight) da circa quattro anni. Si tratta di un singolo lander fisso, quindi diverso dal rover Curiosity che da qualche anno scorrazza sulla superficie marziana, per studiare l’interno di Marte e raccogliere dati per aiutare i ricercatori a rispondere a una delle domande più importanti sullo Spazio: quali furono i processi che circa 4 miliardi di anni fa portarono i pianeti rocciosi del Sistema solare – Terra compresa – a essere fatti in quel modo?

InSight è dotato di due strumenti principali per raccogliere dati sulla conformazione degli strati più profondi di Marte. L’Heat Flow and Physical Properties Package (HP³) è una sorta di lunga sonda che si conficcherà nel suolo marziano, raggiungendo una profondità massima di 5 metri. Il dispositivo è dotato di sensori che rileveranno la temperatura così da poter calcolare quanto calore si irradia dal centro del pianeta, un dato importante per ricostruire la sua storia geologica. L’altro strumento principale è il Seismic Experiment for Interior Structure (SEIS), una sorta di grande semisfera al cui interno sono stati collocati tre sensori sensibilissimi per misurare l’attività sismica di Marte. Sensibili sul serio: possono rilevare un movimento del suolo ampio quanto il diametro di un atomo. Per funzionare bene i sensori devono essere perfettamente sottovuoto, ma dai test realizzati quest’anno è stata scoperta una perdita che ha poi portato al rinvio della missione.

Nel 2018, forse
Il SEIS è stato costruito dall’Agenzia spaziale francese con la partecipazione di diversi altri centri di ricerca in giro per il mondo. Durante alcune prove eseguite nei mesi scorsi, i ricercatori si sono accorti che la semisfera che contiene i suoi strumenti aveva una perdita, tale da non assicurare il vuoto necessario per garantire l’accuratezza delle misurazioni. Nelle ultime settimane sembrava che la falla fosse stata chiusa, ma quando le prove sono state ripetute a -45 °C si è scoperta una nuova perdita. Dato che c’erano meno di tre mesi per provare a risolvere il problema e procedere con l’assemblaggio finale di InSight, la NASA ha preferito rinviare l’intera missione. In casi come questi capita spesso che interi progetti siano rimandati, perché non ci si può permettere che qualcosa vada storto dopo la partenza dalla Terra di una sonda o di un lander.

Anche se non è stata ancora stabilita con certezza una nuova data, è probabile che si dovrà attendere fino al 2018 per il lancio di InSight. La scelta del prossimo marzo era dovuta al fatto che in quel periodo la Terra e Marte saranno relativamente più vicini, condizione ideale per accorciare tempi e distanze di un viaggio interplanetario. Passata la finestra temporale di marzo, per avere nuove condizioni favorevoli sarà necessario attendere circa 26 mesi.

Altre missioni
InSight non è comunque l’unica missione verso Marte in programma per il 2016. L’agenzia spaziale europea (ESA) e quella russa (Roscosmos) lanceranno il prossimo 14 marzo la loro missione ExoMars, organizzata per studiare l’atmosfera di Marte e raccogliere dati e informazioni in vista di una successiva missione, che porterà sul suolo marziano il rover ExoMars a cercare tracce sull’esistenza di forme di vita presenti o passate sul pianeta. Le ultime ricerche sembrano confermare questa condizione, ma sono necessarie nuove analisi del suolo per averne la certezza.

A marzo ESA e Roscosmos lanceranno verso Marte una sonda che si chiama Trace Gas Orbiter (TGO) e che raggiungerà l’orbita intorno al pianeta a ottobre. Ne analizzerà l’atmosfera e invierà i dati raccolti verso la Terra grazie alla sua antenna. Dalla sonda si staccherà il lander Schiaparelli, che scendendo sul pianeta misurerà varie caratteristiche dell’atmosfera, come densità e umidità. La sua caduta verso il suolo di Marte sarà inoltre analizzata in vista del successivo arrivo del rover, previsto per il 2018. La missione di ExoMars è molto attesa e segnerà un nuovo importante passo verso l’esplorazione di Marte, e non solo con sonde e rover automatici.

L’uomo su Marte
Dopo anni di incertezze e rinvii, dovuti anche alla scarsità di fondi concessi dal governo statunitense negli anni della crisi, la NASA nel 2015 ha annunciato un progetto molto ambizioso per portare un primo equipaggio di esseri umani su Marte nei prossimi anni Trenta. Questo significa che ci sono circa vent’anni per prepararsi a una missione di questo tipo, che porterebbe per la prima volta l’uomo su un corpo celeste diverso dalla Terra dopo le esplorazioni lunari degli anni Settanta del Novecento. È un piano di una complessità enorme e che coinvolge numerosi ambiti di ricerca, da quella aerospaziale per la costruzione di razzi ad alta capacità a quella medica per comprendere gli effetti sull’organismo umano della permanenza per anni nello Spazio.

Quanto dura il viaggio
Per capire quanto ci vuole per raggiungere Marte occorre prima farsi un’idea della sua distanza dalla Terra, che cambia di continuo man mano che i due pianeti seguono le loro orbite intorno al Sole. La loro distanza media è 225 milioni di chilometri, ma ciclicamente si avvicinano raggiungendo circa 56 milioni di chilometri. Dire con precisione quanto impiegherebbe un’astronave a raggiungere Marte è al momento impossibile, perché non sono ancora chiari i dettagli dei sistemi di trasporto che saranno utilizzati. Sappiamo però quanto ci hanno messo le sonde che finora abbiamo inviato verso Marte, in periodi diversi dell’anno e facendo seguire loro tragitti molto diversi, per sfruttare le spinte gravitazionali di altri pianeti. La Mariner 7 impiegò 128 giorni, mentre la Viking 1 ci mise 304 giorni. Un viaggio con equipaggio potrebbe richiedere non meno di quattro-cinque mesi per l’andata, senza contare che il ritorno potrebbe richiederne ancora di più in base alla posizione di Terra e Marte e alla ridotta capacità di lancio rispetto a quella della partenza.

Il piano della NASA
La NASA ha deciso di procedere per gradi, identificando tre grandi fasi di sviluppo del progetto, con la prima di queste già in corso.

1. La prima fase prevede di condurre test ed esperimenti mantenendo una stretta dipendenza dalla Terra e dalle sue risorse. La Stazione Spaziale Internazionale (ISS) è il grande laboratorio in orbita dove già si sta attuando questa fase: gli astronauti vi trascorrono a bordo mediamente 6 mesi a ogni missione, offrendo ai ricercatori l’opportunità di capire gli effetti della parziale assenza di gravità sul loro organismo. Sulla ISS vengono anche eseguiti test di vario tipo per elaborare sistemi affidabili di sopravvivenza nello Spazio profondo, cioè oltre l’orbita terrestre verso le grandi distanze del Sistema solare. Per fare tutto questo la NASA in collaborazione con le altre agenzie spaziali conta di prolungare la vita della ISS almeno fino al 2024.

2. La seconda fase si sovrappone in parte alla prima e serve per fare una serie di prove legate più che altro al viaggio verso Marte, ma preservando la possibilità per gli equipaggi di tornare sulla Terra in pochi giorni. Per questo motivo l’ambiente ideale di prova è lo spazio cislunare, la regione tra l’atmosfera terrestre e la Luna. Gli astronauti viaggeranno su astronavi intorno al nostro satellite naturale sperimentando manovre, assetti e sistemi per lavorare e sopravvivere senza avere un sostegno diretto da parte della Terra.

3. La terza fase è stata definita dalla NASA “indipendente dalla Terra”, per mettere bene le cose in chiaro: gli astronauti sperimenteranno la sopravvivenza nello Spazio per conto loro, probabilmente con una serie di missioni di lunga durata sulla Luna per testare i sistemi per gestire al meglio le risorse, aria e acqua compresi. Dovrebbe essere la fase più lunga e complicata di tutte, e potrebbe richiedere molti più anni rispetto a quanto per ora annunciato dalla NASA.

Per rendere tutto questo possibile sono necessarie risorse e importanti avanzamenti nelle tecnologie spaziali. La NASA sta ottenendo risultati molto incoraggianti con il suo Space Launch System – il nuovo set di razzi potenti a sufficienza per spingere una capsula spaziale con esseri umani verso Marte – e nello sviluppo del sistema di trasporto Orion. Parte della ricerca e della realizzazione dei piani è inoltre condivisa con le aziende private cui la NASA ha dato in appalto lo sviluppo di diverse tecnologie.

Cosa dice il capo della NASA
Charles Bolde, ex astronauta e ora amministratore della NASA, ha tenuto un discorso a novembre a Washington nel quale ha confermato le intenzioni della sua agenzia di portare l’uomo su Marte tra una ventina di anni, anche grazie ai progressi che saranno effettuati nei prossimi anni con l’invio di altri robot sul pianeta. Bolden ha detto che si sta valutando la costruzione di un rifugio sotterraneo su Marte, che sarà utilizzato dall’equipaggio in modo da avere maggiori protezioni rispetto a una base costruita sulla superficie. La base sotterranea potrebbe essere costruita in anticipo da una serie di robot, ha detto Bolden. Le sue dichiarazioni sono arrivate mentre si stava discutendo il nuovo budget della NASA, quindi questo può avere influito sugli eccessi di ottimismo del suo amministratore.

Tutto bellissimo, ma vedremo davvero lo sbarco su Marte?
Esperti e osservatori concordano sul fatto che l’uomo raggiungerà Marte in un futuro non troppo lontano, ma molti sono scettici sul fatto che un risultato simile possa essere raggiunto nei tempi annunciati dalla NASA. I tempi della corsa all’esplorazione dello Spazio senza sosta (e un po’ incosciente) che ci permise comunque di arrivare sulla Luna, sono lontani e negli ultimi decenni i tagli alla spesa hanno ridotto molte ambizioni. Nonostante tutto questo, la ricerca è andata avanti e ha reso le risorse più limitate un’opportunità per trovare soluzioni per rendere più economici i viaggi spaziali e coinvolgere le aziende private. I frutti di questa nuova fase saranno raccolti nei prossimi anni e potrebbero essere la vera base di lancio verso Marte.