Exomars, ritorno sul Pianeta Rosso

Silvia Sangiorgi è un’emigrata dello Spazio. Marchigiana di Fabriano, da anni vive e lavora in Germania, a Darmstadt, presso il Centro europeo per le operazioni spaziali dell'Agenzia Spaziale Europea , dove guida l’unità operativa delle missioni di esplorazione di Marte. “Qui abbiamo meno hardware e più monitor – spiega a Sky Tg24 Insider - lavoriamo con i dati, siamo quelli che tengono il contatto con i satelliti”. La seconda fase della missione dell’ESA Exomars sarebbe dovuta partire il 20 settembre del 2022. Poi cosa è successo? Il nostro rover Rosalind Franklin doveva essere portato su Marte da una missione in collaborazione con l'Agenzia spaziale russa Roscosmos, ed eravamo praticamente pronti per il lancio. L'hardware che doveva volare andava solo impacchettato e spedito al cosmodromo di Baikonur, in Kazakistan, per una campagna di lancio destinata a durare sei mesi, proprio nel febbraio del 2022, quando c'è stata l'invasione dell’Ucraina e la seguente crisi geopolitica. A quel punto l’Agenzia Spaziale Europea ha deciso di annullare la missione e la cooperazione con la Russia e non abbiamo più potuto lanciare il nostro rover, che però resta molto importante, unico. Nonostante lo stop e i ritardi, si è quindi deciso che valeva la pena di ricostruire la missione e trovare un'altra finestra di lancio nel futuro, cosa che abbiamo fatto negli ultimi anni. Adesso siamo di nuovo abbastanza vicini al lancio, previsto per la fine del 2028, anche se c'è ancora molto lavoro da fare. Siamo in una fase intensa e speriamo davvero che questa sia la volta buona. Come è stata riconfigurata la missione e cosa prevede? Abbiamo cercato subito l'appoggio degli americani, anche perché uno degli strumenti a bordo del rover è loro e c'era interesse a proseguire con la missione. Di conseguenza abbiamo messo assieme una nuova collaborazione, questa volta con la Nasa, e gli Stati Uniti forniranno tre contributi specifici: il lanciatore, che sarà un Falcon Heavy di SpaceX, e poi dei motori per l’atterraggio e delle “unità riscaldanti” per il rover molto particolari, fatte con materiale nucleare. Per quanto riguarda l’Europa, come spesso accade, l’occasione mancata è diventata un'occasione guadagnata perché abbiamo potuto sviluppare molte parti aggiuntive del lander che prima erano fornite dai russi e le nostre aziende europee hanno avuto l’occasione di avanzare in alcune delle tecnologie necessarie per l'atterraggio su Marte. Alcune parti del lander erano già made in Europe: l'integrazione, ad esempio, era fatta da Thales Alenia Spazio a Torino e anche il computer e pezzi importanti dell’avionica di bordo. Ora la stessa TASI ha preso tutto il contratto del lander, assieme ad altri contributi che arrivano dall’ Inghilterra e dalla Spagna, che hanno ricostruito anche il guscio che porta il rover fino alla superficie marziana, compreso lo scudo termico. Operando qui da ESOC la parte della missione che va dal lancio fino a dopo l’atterraggio, mentre il rover è operato da Altec a Torino, per noi è molto importante anche il modulo che trasporterà il rover dalla Terra fino a Marte e poi sulla sua superficie, che era europeo ed è stato messo in magazzino, in modo da essere ben conservato, per essere riutilizzato nel 2028. Nelle ultime settimane proprio a Torino sono stati fatti una serie di test utilizzando il gemello terrestre del Rover, che porta il nome della scienziata Amalia Ercoli Finzi. A cosa servono? Cerchiamo di approfittare dei ritardi per essere pronti e più efficienti quando finalmente avremo il rover sul suolo marziano e in questo caso sono stati condotti dei test che aiutano a definire meglio le operazioni e soprattutto il modo in cui si coordineranno, perché ci sono diversi strumenti a bordo del rover: quello che farà sulla superficie di Marte dipenderà da decisioni che vanno prese sul momento, a seconda di cosa si incontra e in base ai primi risultati che si ricevono; quindi, c'è molto lavoro di squadra da predisporre. Sempre a Torino, quest’anno, sono stati condotti altri test molto importanti sulla struttura, che era l'elemento fondamentale fornito dai russi nella missione, e sono andati tutti molto bene; quindi, siamo ottimisti. È importante che la parte meccanica funzioni bene e che la separazione tra i vari elementi avvenga nel momento giusto. Ma soprattutto è stato testato quello che noi chiamiamo egress, ossia l’uscita, la fase dopo l'atterraggio quando il rover inizia a effettuare le sue manovre e deve scendere dalla piattaforma avendo a disposizione due set di rampe, in modo da poter decidere quale sia la direzione migliore. Il rover deve avanzare su queste rampe fino a toccare la superficie di Marte e sono stati fatti molti test anche rispetto alle condizioni estreme che potremmo trovare: con una pendenza della superficie stessa fino al venti per cento e anche con le due rampe messe in maniera non parallela, se una delle due dovesse incontrare una roccia, ad esempio. Con il rover gemello terrestre Amalia e un mockup di come sarà la piattaforma vera sono stati testati tutti questi scenari, per essere sicuri, anche in condizioni estreme, di riuscire ad ottenere un egress del rover fino alla superficie marziana. Che sfide presenta il pianeta Marte e come vi preparate ad affrontarle? Marte è un pianeta molto simile alla Terra, però con le sue peculiarità per cui la discesa fino al suolo è particolarmente difficile, presenta una serie di problemi termici e di aerodinamica all'ingresso da considerare, non è come atterrare sulla Luna. Se avete in mente i lander lunari, quelli non hanno bisogno di scudi termici e di protezioni perché non c'è affatto atmosfera; invece, su Marte quest’aspetto va considerato, c’è una certa atmosfera, non così densa come sulla Terra ma più deteriorata, quindi il paracadute da solo non è sufficiente per atterrare, serve sempre una combinazione tra scudo termico, paracadute e propulsione finale per rallentare, il tutto concentrato in pochi minuti. Noi abbiamo già testato molte di queste tecnologie con il dimostratore di atterraggio che era stato lanciato insieme al nostro Orbiter marziano nella prima fase della missione Exomars, abbiamo molti dati su questa parte di discesa e siamo fiduciosi sul fatto che le nostre tecnologie possano affrontare queste sfide. Poi, una volta sulla superficie, ce ne saranno di nuove, perché da Marte riceviamo immagini, costantemente aggiornate e con una risoluzione sempre migliore, ma Oxia Planum, il sito di atterraggio selezionato per la missione Exomars, non è stato ancora esplorato così da vicino. Ha un grande valore per il suo potenziale dal punto di vista delle scoperte scientifiche, e questo ci dà una grossa motivazione per continuare la missione di Rosalind Franklin; però è anche una zona sconosciuta con crateri e rocce che, sotto una certa risoluzione, potrebbero creare problemi anche meccanici, a seconda del tipo di suolo che il rover incontrerà, se più sabbioso o più duro; quindi la locomozione del rover è una tecnologia molto avanzata, perché deve essere in grado di farlo muovere su diversi tipi di terreni. Su Marte lavorerete al passato considerando le tempistiche di ricezione dei dati. Che sfida sarà? È un aspetto del mio lavoro che trovo molto affascinante, perché io opero con satelliti che sono nello spazio profondo e nonostante il segnale viaggi alla velocità della luce, quindi per la nostra esperienza quotidiana praticamente immediato, quando cominciamo a parlare di distanze di milioni di chilometri non è più così. La distanza tra Marte e la Terra cambia a seconda delle stagioni, perché l'orbita della Terra è un anno terrestre mentre quella di Marte intorno al Sole è più o meno di due anni terrestri, quindi i due pianeti, a seconda dei periodi, possono essere in posizione relativa differente, a distanza differente, ma il segnale da Marte ci mette sempre almeno cinque minuti ad arrivare sulla Terra e fino a oltre venti nei periodi in cui siamo più distanti. Tradotto, vuol dire che durante i cinque minuti dell'atterraggio non sapremo niente della nostra sonda, non ci sono possibilità di interagire in tempo reale e le operazioni vanno definite in anticipo, sia quelle nominali sia le possibili contingenze, ovvero le difficoltà e i problemi che potrebbe incontrare e le varie opzioni per risolverle. Tutto deve essere già a bordo e la sonda abbastanza intelligente da riuscire a determinare la situazione e scegliere quali comandi eseguire a seconda delle condizioni che troverà. Ma sarà comunque da sola, perché con questi tempi lunghi di ricezione del segnale non si può fare altrimenti. Qualche giorno fa è partita una missione giapponese che invece è diretta su Phobos, una delle due lune marziane. Una collaborazione internazionale che vede un ruolo anche dell'Agenzia Spaziale Europea. Come guardate a questa missione? La parte tecnologica e investigativa di missioni come questa proviene da collaborazioni internazionali condivise da gran parte della comunità scientifica. Nello stesso giorno in cui è stata lanciata la missione MMX dell’Agenzia spaziale giapponese Jaxa, noi eravamo qui a festeggiare i dieci anni da quando il nostro Trace Gas Orbiter aveva raggiunto Marte. Così, abbiamo deciso di rimanere fino a tardi per vedere il lancio dei colleghi giapponesi tutti insieme, perché con molti degli scienziati condividiamo un interesse reciproco per i dati e ci sono collaborazioni su diversi aspetti. Il più scontato è quello delle comunicazioni: ci vogliono delle antenne molto grandi per riuscire a ricevere i dati da Marte. La scienza poi richiede volumi sempre maggiori, e più dettagli vogliamo avere più dati servono, così spesso si collabora fornendo le antenne di terra. Per la missione giapponese MMX, ad esempio, abbiamo una collaborazione per ricevere i dati con le nostre antenne di ESTRACK , la rete ESOC di stazioni a terra utilizzate per il tracciamento delle sonde spaziali. Poi ci sono strumenti che sono simili, anche se non uguali: si può scoprire molto di più confrontando misure ottenute allo stesso momento in modi differenti, perché i satelliti hanno orbite diverse e confrontando i dati si riesce a procedere più velocemente. A cosa serve una missione come Exomars e come può cambiare la nostra visione del mondo e delle cose? Chiaramente le nostre missioni di osservazione della Terra hanno un impatto più immediato e sono più tangibili, pensando ad esempio ai terremoti o allo stato della nostra atmosfera. Le missioni di esplorazione verso Marte servono per rispondere a domande importanti ma più astratte, ad esempio come si sono sviluppati il nostro sistema solare e la vita sulla Terra, dal momento che Marte è un pianeta fratello del nostro, il più vicino e anche il più simile, e ormai è dimostrato che nella sua storia a un certo punto ha sviluppato le condizioni per ospitare la vita, intesa come la conosciamo. Per noi, come genere umano, è fondamentale riuscire a capire se davvero la vita sia una condizione unica ed esclusiva della Terra, o se possa svilupparsi in maniera simile anche su altri pianeti. Le missioni su Marte servono a espandere le nostre conoscenze scientifiche e a sviluppare le tecnologie per affrontare condizioni più estreme di quelle che si incontrano sul nostro pianeta. Poi, una volta messe a punto, sono in genere riutilizzabili sulla Terra per risolvere alcuni dei nostri problemi di tutti i giorni. Ma l'obiettivo più immediato resta comunque quello di espandere la conoscenza sulle nostre origini e su quelle del nostro sistema solare. Quali sono le prossime tappe della seconda fase della missione Exomars? Abbiamo confermato ultimamente che il lancio sarà a dicembre del 2028, con una finestra di diciannove giorni perché le condizioni devono essere quelle giuste di allineamento tra la Terra e Marte. Lanceremo dal Kennedy Space Center con un Falcon Heavy e non possiamo usare un trasferimento diretto a Marte, come era originariamente previsto nel 2022, perché arriveremmo sul Pianeta in un momento in cui statisticamente ci sarà la stagione delle tempeste di sabbia globali, e siccome il nostro rover riceve l'energia dai pannelli solari vogliamo rimanere lontani da questo periodo per riuscire a garantirgli una vita più estesa; dunque faremo un flyby di Marte l'anno dopo, a settembre del 2029, e l’atterraggio sul Pianeta Rosso è previsto nell'estate del 2030. Siamo partiti parlando del 2022 e adesso l’orizzonte di questa missione sono gli anni ‘30. Che concetto è il tempo per lei, alla luce della durata così dilatata dei programmi spaziali che segue? In generale tutte le missioni interplanetarie, l’ultima in ordine di tempo è BepiColombo, la nostra sonda che dopo otto anni di viaggio finalmente raggiunge Mercurio, ti insegnano la pazienza, non si può avere fretta per seguirle. Poi c’è il concetto di legacy, l’eredità: bisogna essere sicuri che tutto quello che io, come persona, ho imparato in questi anni seguendo la missione Exomars non rimanga solo per me ma venga trasmesso anche alle generazioni future, che magari seguiranno un’altra fase del progetto. Insomma, dal mio punto di vista di ingegnere ciò che conta è la squadra e il trasferimento delle informazioni alle nuove generazioni. Da piccola si immaginava che sarebbe finita in un centro del genere a seguire i percorsi dei satelliti in viaggio nello spazio profondo? Da piccola ero sicuramente affascinata dallo spazio, ma anche da altre cose ed è stato difficile capire cosa desiderassi veramente per il mio futuro. Però, quando ho scoperto quello che si faceva qui ho avuto il cosiddetto colpo di fulmine: il contatto con queste sonde a milioni di chilometri di distanza, il cui segnale ha bisogno di molti minuti solo per arrivare, è un’emozione continua per me. Sono nel posto in cui in cui volevo essere.

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Marta Meli