I pianeti del sistema solare - Marte - Mars

di Vittorio Sossi

inserita il 21-04-2005

Marte - storia delle esplorazioni

Gli anni '90 e la ripresa delle esplorazioni

Le missioni Viking, coronate da un completo successo, curiosamente sembrarono arrestare la sete di conoscenza delle due superpotenze per il pianeta rosso. L'aspetto di Marte non era quello sognato da generazioni di scienziati, astronomi e romanzieri.
Negli anni '80 gli americani abbandonarono quasi completamente le esplorazioni dei pianeti e ripresero solo nel 1989 con la missione Magellano verso Venere e Galileo verso Giove.
I sovietici invece, particolarmente attivi, concentrarono i loro sforzi sullo studio di Venere, missioni Venera da 13 a 16 (1981-1983) e con missioni combinate verso Venere e verso la cometa di Halley: Vega1 e Vega2.
Il successo e i risultati soddisfacenti li stimolarono a riprendere le esplorazioni di Marte e dei suoi due satelliti.

Le ultime missioni spaziali sovietiche

Phobos 1 e Phobos 2: possiamo annoverarle come le ultime missioni dell'Unione Sovietica prima della sua disgregazione. Lanciate nel 7 luglio e nel 12 luglio del 1988, le sonde gemelle Phobos miravano allo studio di Marte e del suo satellite più grande dal quale hanno adottato il nome. La missione si proponeva il raggiungimento di una serie di obiettivi:
- il primo gruppo riguardava Marte e il suo satellite: studio della superficie e atmosfera del pianeta e della composizione della superficie del satellite.
- il secondo gruppo comprendeva l'analisi dello spazio interplanetario e osservazioni del sole.
Phobos 1 interruppe i contatti prima di fornire dati utili. Phobos 2 invece riuscì nella raccolta dei dati ma fallì nel rilascio di due piccole stazioni sulla superficie del satellite.

L'Unione Sovietica si dissolse tra la fine degli anni '80 e l'inizio dei '90. L'ultima missione su Marte, l'ultima in definitiva dell'ex-impero sovietico, fu quindi approntata dalla sola Russia. Era una missione ambiziosa nella quale la Russia cercò di coinvolgere altre nazioni nello sviluppo delle strumentazioni.
MARS 96 avrebbe dovuto raccogliere un insieme di apparecchiature in grado di sviscerare ogni aspetto possibile del pianeta rosso, fino alla sua evoluzione. Nel progetto iniiziale erano previsti infatti una stazione orbitante, moduli di atterraggio, due penetratori in grado di perforare la crosta del pianeta, un pallone orbitante e un veicolo mobile. Ma il progetto era troppo ambizioso e la Russia attraversava un diffficle periodo di crisi politica ed economica, tanto che, dopo una serie di ridimensionamenti, MARS 96 fu comunque lanciato il 16 novembre del 1996, ma non riuscì neanche a sfuggire all'attrazione gravitazionale terrestre. Quest'ultimo fallimento segnò la fine dell'avventura sovietica nel sistema solare.

Le missioni americane degli ultimi anni

Ben diverso fu il cammino degli americani.

Dopo un primo fallimento con il lancio di MARS OBSERVER, lanciato nel 1992 e perso proprio nel momento dell'inserzione in orbita marziana, gli americani ripensarono il modo di affrontare il problema. Piuttosto che concentrare in una singola missione diversi tipi di sonde e una gran quantità di strumentazione scientifica, adottarono un piano pluriennale; un vero e proprio programma di una serie di approcci differenziati a costo e rischio ridotto, in grado di svolgere pochi compiti in un ambito ristretto.

Primo progetto fu il Mars Global Surveyor (MGS) lanciato il 7 novembre 1996. Stazione che si inserì correttamente in un'orbita molto ravvicinata nel settembre 1997. Da questo vantaggioso punto di vista lo MGS ha permesso di costruire una dettagliatissima mappa della superficie e della topografia del pianeta, misurare l'entità del campo gravitazionale e magnetico, e segnalare la presenza di acqua ghiacciata e segni inequivocabili della passata presenza di acqua allo stato liquido. MGS è ancora in funzione oggi.

Immediatamente dopo MGS fu lanciata la missione Pathfinder, 4 dicembre 1996. Pathfinder non comprendeva comonenti orbitanti ma solo un modulo di atterraggio fisso e un piccolo veicolo mobile: il Sojourner. Anche questa missione aveva come scopo primario dimostrare la fattibilità di missioni a basso costo e soprattutto collaudare i sistema di controllo a distanza del veicolo mobile dalla terra: infatti il Sojourner sebbene in grado di risolvere piccoli problemi di assetto era interamente radiocomandato da terra. La missione ebbe pieno successo e Sojourner girovagò sul suolo del pianeta per ben 4 mesi. Durante questo periodo analizzò rocce e suolo marziano.
La stazione fissa nel frattempo approfondiva l'analisi atmosferica e meteorologica del pianeta in previsione di future missioni.

MGS e Pathfinder avevano dimostrato l'efficacia delle "piccole" missioni a basso costo. Gli americani si preparano a inviare con la successiva finestra di lancio altre due missioni: Mars Climate Orbiter e Mars Polar Lander; quest'ultima comprendeva anche il rilascio di due penetratori, Deep Space, in prossimità del polo sud marziano per testare la presenza di ghiaccio e le sue eventuali caratteristiche e modalità di formazione. Ma evidentemente gli americani operarono troppo in economia in quanto di entrambe le missioni si persero i contatti.

L'ultima stazione orbitante al momento lanciata dagli americani è la Mars Odissey, data di lancio 7 aprile 2001, che è ancora pienamente funzionante. La stazione ha integrato la stumentazione e le funzioni del MGS. L'appoggio logistico delle due stazioni orbitanti ha agevolato le successive missioni sulla superficie: i due veicoli mobili Spirit (Mars Exploration Rover A) e Opportunity (Mars Exploration Rover B) lanciati nel giugno e luglio 2003, atterrati e ancora apprentemente funzionanti sul suolo marziano.
Gli scopi scientifici delle due sonde mirano a stabilire definitivamente i parametri geologi e climatici del pianeta, fra questi è fondamentale determinare l'entità delle riserve di acqua, per consentire un futuro approccio diretto umano allo studio di Marte. Sono suddivisi in 7 campi:
1) ricerca e caratterizzazione di rocce e suolo che possano contenere indizi di presenza di acqua sulla superficie nel passato;
2) determinare la distribuzione e composizione di minerali, rocce e suolo attorno ai siti di atterraggio
3) determinare quali processi geologici hanno modellato il terreno e ne hanno influenzato la composizione chimica
4) complementare e confermare le osservazioni delle stazioni orbitanti con un approccio diretto in situ
5) cercare minerali contenenti ferro e composti ferrosi che possano essersi formati in presenza di acqua
6) Caratterizzare la composizione mineralogica e la trama delle rocce e del suolo per dedurre i processi alla base della loro formazione
7) Attraverso tutte le informazioni raccolte nei punti precedenti ipotizzare se la presenza di acqua nel passato e le condizioni ambientali abbiano permesso in qualche momento della storia di Marte la possibilità di sviluppo di forme viventi.
I due "rover" avrebbero dovuto funzionare per circa 3 o 4 mesi. in realtà hanno dimostrato una vitaità insospettata tanto che ancora oggi sembrano attivamente funzionanti, sebbene con periodi di buio.

l'arrivo dell'ESA - agenzia spaziale europea

Contemporaneamente alla partenza di Spirit, e Oppostunity, anche l'ESA, l'agenzia spaziale europea, mise sulla rampa di lancio una missione verso Marte: Mars Express. La missione prevedeva una stazione orbitante e un modulo di atterraggio, Beagle 2, del quale però si sono perse le tracce durante le fasi di avvicinamento alla superficie.
Nonostante l'insuccesso del lander la stazione orbitante Mars Express, grazie alla sua sofisticata strumentazione, sta fornendo una mole di dati e scoperte senza precedenti: mappatura mineralogica e geologica ad alta risoluzione (100m), mappatura della composizione atmosferica, studio della morfologia della superficie, circolazione atmosferica globale, interazioni tra atmosfera e superficie e tra atmosfera e mezzo interplanetario.
Mars Express con continui aggiornamenti e scoperte sta rimettendo in discussione molte delle certezze cnoslidate in tutti questi anni di osservazioni del pianeta rosso.
Se è certo che acqua allo stato liquido ha rimodellato il pianeta anche nella sua storia recente e che strati di permafrost sono distribuiti sotto la superficie, Mars Express ha dimostrato la presenza di laghi ghiacciati anche in prossimità dell'equatore marziano (Nature 434 17 Mar 2005), e un'attiva e recente formazione di ghiacciai anche alle medie latitudini ad indicare che il pianeta è più dinamico di quanto si pensasse relativamente ai cambiamenti climatici (Nature 434 17 Mar 2005). Probabilmente non conosciamo ancora il vero volto di Marte.

le missioni future

L'interesse per il pianeta rosso si è quindi ampiamente riacceso e molte missioni sono programmate per gli anni a venire (ovviamente man mano che andiamo nel futuro le missioni in programma subiranno certamente delle variazioni):
Agosto 2005 - Mars Reconnaisance Orbiter - Stazione orbitante con lo scopo di approfondire clima e depositi di acqua di Marte. Parte della strumentazione è fornita dalla Agenzia Spaziale Itaiana - ASI.
2007 - MARS 2007 - satellite di comunicazione italiano di supporto alle varie missioni - Phoenix, lander statunitense - stazione orbitante francese?
2009 - MARS SCIENCE LABORATORY - Veicolo Mobile che dovrà effettuare esperimenti specifici sulle possibilità di vita del pianeta in relazione alle condizioni ambientali e alla presenza di acqua.
Altre missioni per le successive finestre di lancio, dal 2011 in poi, sono ancora in fase di progetto.

Fonti: sito ufficiale della N.A.S.A
sito ufficiale della Agenzia Spaziale Europea
La lunga Strada verso Marte - Wesley T. Huntress Jr e Simonetta di Pippo - Le Scienze febbraio 2005