Rover, cos’è, caratteristiche e come funziona su Marte

I rover sono robot mobili e rappresentano il mezzo più versatile per esplorare Marte coprendo ampie parti del territorio e trasportando più strumentazione rispetto a un lander fisso. La NASA ha inviato sinora cinque rover: Sojourner, Spirit e Opportunity, Curiosity e Perseverance. [...]
Marcello Spagnulo

ingegnere aeronautico e esperto aerospaziale, presidente di Marscenter

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Nei primi mesi di quest’anno si è riacceso l’interesse per il pianeta rosso quando alcuni visitatori terrestri, nessun essere umano ma una piccola flotta di sonde e rover, sono giunti a destinazione dopo essere partiti l’estate precedente dalla Terra. Dato che il favorevole allineamento tra i due pianeti avviene una sola volta ogni 26 mesi e dura alcune settimane, la finestra di lancio nell’estate del 2020 aveva consentito ai veicoli spaziali un tragitto interplanetario di alcuni mesi e non di anni.

Cos’è un rover

I rover sono robot mobili e rappresentano il mezzo più versatile per esplorare Marte coprendo ampie parti del territorio e trasportando più strumentazione rispetto a un lander fisso. La NASA ha inviato sinora cinque rover: Sojourner, Spirit e Opportunity, Curiosity e Perseverance.

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Rover Perseverance – Credits: NASA/JPL-Caltech

Storia dei rover

Il primo oggetto terrestre a posarsi su Marte era stato il lander Viking, sempre della NASA, una sonda esagonale da un metro di lato che era arrivata al suolo intatta il 20 luglio 1976 e non si era mossa dal punto di ammartaggio. Non era un rover ma un dispositivo di superficie che aveva esaminato il suolo vicino grazie a un piccolo braccio robotico. L’esplorazione di Marte cambiò decisamente passo nel 1997 con il rover Sojourner – viaggiatore o compagno di viaggio – che iniziò davvero a perlustrare il suolo marziano. In quel momento dopo le missioni Viking degli anni Ottanta si era un po’ perso l’interesse per Marte, e così il successo del piccolo rover a sei ruote rianimò la curiosità per l’esplorazione interplanetaria. Dalle telecamere del Sojourner era possibile avere delle foto in 3D e in tutto il mondo ci fu una caccia agli occhiali di cartoncino con le lenti rosse e blu, per poter osservare Marte con immagini affascinanti.

Il Sojourner fece anche delle scoperte scientifiche importanti, lo spettrometro di bordo analizzò una roccia, battezzata Yoghi, dalle cui analisi si dedusse una conformazione probabilmente dovuta all’evaporazione di un flusso d’acqua. Non era una prova ma un indizio che su Marte forse c’era stata acqua.

Da un punto di vista tecnologico l’aspetto più interessante del Sojourner era il Rocker Bogie, il meccanismo che gestiva il movimento sul terreno del Rover permettendogli di superare ostacoli significativi. Le ruote erano tutte motrici ed erano mobili rispetto al corpo così da fornire una naturale sospensione sul terreno che permetteva di superare ostacoli più alti della ruota stessa. Inoltre, ogni ruota aveva un motore e così la spinta era notevole e il Rover manteneva una buona simmetria nel senso di marcia. Sojourner stupì davvero il mondo intero perché si spostò sulla superfice marziana inviando immagini mai viste prima di un altro pianeta, però funzionò solo 90 giorni perché aveva batterie che si ricaricavano con la fioca luce solare.

I rover su Marte

Sojourner rappresentò però un simbolo e un’ispirazione per progettare nuove esplorazioni spaziali e così la NASA lanciò nei primi anni Duemila ben due missioni Rover: Spirit MER-A, Mars Exploration Rover A, e subito dopo il gemello Opportunity MER-B, Mars Exploration Rover B.

Spirit

Spirit visse 6 anni oltre il limite operativo previsto dopo aver percorso quasi 8 km ma le sue ruote rimasero intrappolate nella sabbia, e la sua ultima comunicazione risale al 2010.

Opportunity

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Il gemello Opportunity, atterrato tre settimane dopo MER-A, intraprese anch’esso uno straordinario viaggio contribuendo a fare dell’esplorazione marziana una delle grandi storie di successo della NASA. I Rover, costati circa mezzo miliardo di dollari l’uno, impiegavano tecnologie sofisticatissime: i pannelli solari si aprivano come origami, i sistemi di sospensione a bilanciere permettevano a ogni ruota di muoversi indipendentemente in modo da gestire il movimento e l’inclinazione del veicolo, il software di guida elaborava modelli e istruzioni di navigazione in modo autonomo così da evitare grandi ostacoli o fermandosi prima di burroni.

Curiosity e Perseverance

I nuovi successi della NASA arrivarono poi nel 2012 e nel 2020 con i nuovissimi rover Curiosity e Perseverance, denominati anche Mars Science Laboratory. Rispetto ai predecessori sono davvero un salto di qualità: hanno le dimensioni di una Mini Cooper, pesano quasi una tonnellata, sono dotati di alimentazione nucleare e trasportano sofisticatissimi strumenti scientifici.

Caratteristiche di un rover

Perseverance ha 19 telecamere, due microfoni e tra gli oltre dieci sensori ce n’è uno per il rilevamento di molecole organiche al fine di determinare se le condizioni per la vita su Marte siano esistite e in qualche modo si siano preservate. Perseverance ha un braccio robotico lungo quasi due metri e mezzo con cui muove un trapano a percussione per estrarre campioni dalle rocce. Le ruote da mezzo metro di diametro permettono l’attraversamento di terreni difficili proprio come un fuoristrada sulla terra. E grazie al generatore termoelettrico al Plutonio-238, non ha problemi di funzionamento nell’arco delle stagioni e alle diverse latitudini, così potrà recarsi in molti siti per effettuare gli esperimenti scientifici più di quanto abbiano fatto i predecessori. Tutte queste meraviglie tecnologiche sono state progettate con un unico obiettivo: capire se e come si sia evoluta l’acqua sul pianeta rosso, insieme a altri elementi come il carbonio che sono fondamentali per la vita. Quanto meno per come la conosciamo noi.

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Braccio robotico del Perseverance – Credits: NASA/JPL-Caltech

Come funziona un rover su Marte

Ma c’è un’altra particolarità di questi Rover: uno degli obiettivi principali di Perseverance è utilizzare il suo sistema di conservazione dei campioni di roccia opportunamente frammentati, e sigillarli in speciali provette che verranno lanciate in orbita e recuperate con un’azzardata manovra nello spazio intorno a Marte dalla missione MSR Mars Sample Return prevista nel 2028. Il MSR è una cooperazione tra NASA e ESA e l’obiettivo e quello di riportare sulla Terra i campioni recuperati da Perseverance. Quest’ultimo poi può contare su un valido aiutante: il piccolo elicottero Ingenuity.

Questo piccolo drone da 1,8 kg ha le dimensioni di un pompelmo ma è un concentrato di tecnologie miniaturizzare, è alimentato a energia solare e ha diversi rotori, molto più larghi di quelli terrestri, che devono ruotare otto volte più velocemente rispetto a quanto sarebbe necessario sulla Terra per ottenere la stessa spinta. L’atmosfera di Marte ha una densità pari all’1% di quella terrestre e si presta poco a sostenere il volo di pale rotanti. Però, Ingenuity è diventato il primo aeromobile a volare nell’atmosfera di un altro pianeta. Il 19 aprile 2021 ha effettuato il suo primo volo a un’altezza di 3 metri dal suolo per 39 secondi.

I voli successivi hanno testato la capacità dell’elicottero di muoversi orizzontalmente arrivando a coprire distanze più lunghe volando sino a 625 metri di altezza. Ingenuity ha già volato più di dieci volte e ha ripreso foto dettagliate del terreno su cui dovrà poi muoversi Perseverance. Queste immagini stanno aiutando la NASA a decidere come aggirare gli ostacoli sulla strada verso la destinazione del Rover, il grande cratere Jezero. La storia di quest’esplorazione planetaria è quindi ancora tutta da vivere e Marte resterà per anni al centro della curiosità scientifica dei terrestri.

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Credits: NASA/JPL-Caltech

Le esplorazioni di Marte

Tra i visitatori del pianeta rosso ci sono stati alcuni newcomer. La Cina, dopo il fallimento nel 2011 della sua prima missione Yinghuo-1, è riuscita nell’impresa di raggiungere il pianeta e dallo scorso maggio la sonda Tianwen-1 è in orbita con tredici strumenti scientifici di osservazione, mentre il Rover Zhurong da 240 chilogrammi passeggia sul suolo marziano come stanno facendo dal 2013 i suoi gemelli sulla Luna.

La Cina non è stata l’unica a festeggiare la premiere marziana. La sonda Hope degli Emirati Arabi Uniti – nota anche come Emirates Mars Mission – era decollata dal Giappone a bordo di un razzo dell’agenzia spaziale di Tokyo, e una volta raggiunta l’orbita di Marte ha permesso al piccolo, ma ricco, stato arabo di festeggiare i primi 50 anni della sua costituzione con una missione spaziale storica. E naturalmente non potevano mancare gli Stati Uniti.

A febbraio la missione Mars 2020 della NASA ha effettuato con successo lo sbarco del quinto Rover a stelle e strisce sul suolo marziano, il Perseverance. Con gli ultimi due arrivi la popolazione di Rover terrestri che affolla la superficie di Marte è aumentata anche se, oltre a Zhurong, solo Curiosity e InSight, entrambi della NASA, sono operativi.

Nell’orbita del pianeta rosso si contano poi i satelliti Maven, Mars Odyssey e Mars Reconnaissance Orbiter della NASA; il Mars Express e l’ExoMars Trace Gas Orbiter dell’ESA; e infine il Mars Orbiter dell’agenzia indiana ISRO. Altre missioni sono previste per il 2022 e il 2024 e probabilmente ne seguiranno una dozzina fino al 2040 anno in cui la SpaceX dovrebbe aver già – secondo le dichiarazioni del suo fondatore Elon Musk – fatto sbarcare degli astronauti sul pianeta. Il multimiliardario dichiara che la colonizzazione di Marte è a portata di mano e sarà un obiettivo realizzabile entro cento anni. Non bisogna sottovalutare che la SpaceX sta effettivamente rivoluzionando l’esplorazione dello spazio, però è forte l’impressione che tali affermazioni alimentino il mito dell’avventura spaziale più che rappresentare una concreta prospettiva a breve termine.

Ma al di là di ciò, se le missioni con equipaggio sono rimaste finora sempre su carta, quelle robotiche sono invece state tante: 56 di cui solo 26 con successo, a riprova della grande difficoltà di realizzare una missione di questo tipo.

NASA's Perseverance Mars Rover Milestones - 2021 Year in Review

Video Nasa

Conclusioni

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Sin dall’antichità la sua brillantezza nel cielo notturno, che lo faceva apparire simile a una stella e la sua unica tonalità rossastra, lo distingueva dagli altri astri scintillanti rendendolo un oggetto affascinante. Poi, alla fine del 1800 i telescopi rivelarono per la prima volta una superficie piena di caratteristiche intriganti e morfologie che gli scienziati attribuirono persino a civiltà. Ora, sappiamo che non ci sono costruzioni artificiali su Marte e abbiamo anche appreso che fino a 3,5 miliardi di anni fa il pianeta secco e tossico che i rover esplorano oggi potrebbe essere stato abitabile come la Terra. Il sogno è che questa esplorazione che oggi eseguono dei robot intelligenti possa porre le basi per lo sbarco di esseri umani. E oggi sono le società spaziali private come la SpaceX e non la NASA che stanno puntando a colonizzare Marte.

Mission Overview: NASA's Perseverance Mars Rover

Video Nasa

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