La sonda MRO, in orbita attorno a Marte da un ventennio, sta testando nuove manovre che le consentiranno di migliorare la rilevazione dell’acqua sulla superficie del pianeta.
Dopo quasi 20 anni di attività, il Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) della NASA è ancora in piena attività e sta imparando nuove manovre per recuperare ancora più dati scientifici mentre orbita attorno al Pianeta Rosso. Gli ingegneri hanno essenzialmente insegnato alla sonda a ruotare in modo da trovarsi quasi capovolta. Questo, tra gli altri vantaggi, permette all’MRO di esplorare più a fondo il sottosuolo alla ricerca di acqua liquida e ghiacciata. Originariamente l’orbiter era stato progettato per ruotare fino a 30° in qualsiasi direzione, in modo da poter puntare i suoi strumenti verso obiettivi sulla superficie di Marte, tra cui potenziali siti di atterraggio, crateri da impatto e altri punti di interesse.
L’importanza della rotazione
Il processo di rotazione non è semplice. La sonda trasporta cinque strumenti scientifici operativi che hanno requisiti di puntamento diversi. Per mirare a un punto preciso sulla superficie con uno strumento, l’orbiter deve ruotare in un modo particolare, il che significa che gli altri strumenti potrebbero avere una vista meno favorevole di Marte durante la manovra. Ecco perché ogni rotazione regolare viene pianificata con settimane di anticipo, con i team addetti agli strumenti che negoziano chi e quando condurre le attività scientifiche.
Posizione MRO sopra Marte
Un algoritmo controlla la posizione dell’MRO sopra Marte e comanda automaticamente all’orbiter di ruotare in modo che lo strumento appropriato miri al punto corretto sulla superficie. Allo stesso tempo, l’algoritmo comanda ai pannelli solari della sonda di ruotare e inseguire il Sole e alla sua antenna ad alto guadagno di inseguire la Terra per mantenere l’alimentazione e le comunicazioni. Le nuove rotazioni sono molto più ampie, sino 120°, e richiedono una pianificazione ancora più accurata per garantire la sicurezza della sonda.
Il vantaggio è che la nuova manovra consente a uno strumento specifico, chiamato Shallow Radar (SHARAD), di avere una visione di Marte più profonda che mai. Progettato per scrutare da 1 a 2 chilometri sottoterra, SHARAD consente agli scienziati di distinguere tra materiali come roccia, sabbia e ghiaccio. Il radar si è rivelato particolarmente utile per determinare dove si potesse trovare del ghiaccio abbastanza vicino alla superficie da consentire un giorno ai futuri astronauti di accedervi. Il ghiaccio sarà fondamentale per produrre il propellente per i razzi per il viaggio di ritorno ed è importante per saperne di più sul clima, la geologia e il potenziale di vita su Marte.
Rotazioni più ampie, dati maggiori
Nonostante SHARAD sia già un ottimo progetto, il team sapeva che poteva essere ancora migliore.Per garantire a telecamere come l’High-Resolution Imaging Science Experiment ( HiRISE ) una visuale privilegiata sulla parte anteriore dell’MRO, i due segmenti dell’antenna di SHARAD sono stati montati sul retro dell’orbiter. Questa configurazione agevola le telecamere, ma implica anche che i segnali radio che SHARAD invia alla superficie sottostante incontrino parti del veicolo spaziale, interferendo con i segnali e producendo immagini meno nitide.
Nel 2023, il team ha deciso di provare a sviluppare delle rotazioni molto più ampie con un angolo di 120° così da fornire alle onde radio un percorso senza ostacoli verso la superficie. Hanno scoperto che la manovra può inoltre rafforzare il segnale radar di 10 volte o più, offrendo un’immagine molto più chiara del sottosuolo marziano. Ma la rotazione è così grande che l’antenna per le comunicazioni della sonda spaziale non è puntata verso la Terra e i suoi pannelli solari non sono in grado di seguire il Sole.
“Le rotazioni di grandi dimensioni richiedono un’analisi speciale per garantire che le batterie abbiano abbastanza energia per effettuare la manovra in sicurezza“, ha affermato Reid Thomas, responsabile del progetto MRO. Considerato il tempo necessario, la missione attualmente si limita a uno o due rotazioni di grandi dimensioni all’anno. Ma gli ingegneri sperano di utilizzarli più spesso semplificando il processo.
Imparare a muoversi con esso
Mentre gli scienziati dello SHARAD traggono vantaggio da queste nuove mosse, il team che lavora con un altro strumento MRO, il Mars Climate Sounder, sta sfruttando al massimo la capacità di rotazione standard dell’MRO. Lo strumento, costruito dal JPL, è un radiometro che rappresenta una delle fonti di informazioni più dettagliate disponibili sull’atmosfera di Marte.
Misurando sottili variazioni di temperatura nel corso di molte stagioni, il Mars Climate Sounder rivela il funzionamento interno delle tempeste di polvere e della formazione delle nubi. Polvere e vento sono importanti da comprendere: rimodellano costantemente la superficie marziana, con la polvere trasportata dal vento che ricopre i pannelli solari e rappresenta un rischio per la salute dei futuri astronauti.
Giunto cardanico
Il Mars Climate Sounder è stato progettato per ruotare su un giunto cardanico in modo da poter osservare l’orizzonte e la superficie marziana. Fornisce anche viste dello spazio, che gli scienziati utilizzano per calibrare lo strumento. Ma nel 2024, il giunto cardanico obsoleto è diventato inaffidabile. Ora il Mars Climate Sounder si affida alle rotazioni standard di MRO. “Un tempo la rotazione limitava la nostra ricerca“, ha affermato Armin Kleinboehl del JPL, ricercatore principale ad interim del Mars Climate Sounder, “ma lo abbiamo incorporato nella nostra pianificazione di routine, sia per le visualizzazioni della superficie che per la calibrazione“.
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Per saperne di più
- Leggi l’articolo originale su NASA\JPL
- Leggi il paper scientifico intitolato “SHARAD Illuminates Deeper Martian Subsurface Structures with a Boost from Very Large Rolls of the MRO Spacecraft” pubblicato su The Planetary Science Journal
