Marte: la NASA invierà un rover con fotocamera HD nel 2020

Gli ingegneri del Jet Propulsion Laboratory della NASA preparano il rover Mars 2020 per il suo lancio la prossima estate con l'installazione del masthead di telerilevamento e l'integrazione di due telecamere ad alta definizione Mastcam-Z.
Gli ingegneri del Jet Propulsion Laboratory della NASA preparano il rover Mars 2020 per il suo lancio la prossima estate con l'installazione del masthead di telerilevamento e l'integrazione di due telecamere ad alta definizione Mastcam-Z.
Il prossimo rover Mars di NASA si avvicina di un passo al suo lancio la prossima estate con l'installazione di un paio di telecamere ad alta definizione.

Il rover di Mars 2020 è previsto per il luglio 2020. La missione atterrerà sul cratere Jezero del pianeta rosso il 18 febbraio 2021, dove inizierà la ricerca di segni di ambienti abitabili e prove della vita microbica passata.

Il 23 maggio, gli ingegneri del Jet Propulsion Laboratory della NASA a Pasadena, in California, hanno reinstallato la copertura del masthead remoto del rover, che trasporta importanti strumenti ottici e strumentali. Questo ha posto le basi per l'installazione delle due telecamere ad alta definizione Mastcam-Z, che saranno posizionate sul ponte del rover questa settimana, secondo una dichiarazione della NASA.


Le due telecamere Mastcam-Z sono progettate per potenziare le capacità di guida e di campionamento del nucleo del rover. Lo strumento fornirà uno sguardo dettagliato a rocce e sedimenti nel campo visivo del rover, offrendo un quadro più completo della storia geologica del pianeta, secondo la dichiarazione.

"Mastcam-Z sarà la prima fotocamera a colori Mars in grado di zoomare, consentendo di ottenere immagini 3D con una risoluzione senza precedenti", ha detto nel comunicato Jim Bell, ricercatore principale di Mastcam-Z dell'Arizona State University. "Con una risoluzione di tre centesimi di pollice [0,8 millimetri] davanti al rover e meno di un pollice e mezzo [38 millimetri] da oltre 330 piedi [100 metri] di distanza - le immagini di Mastcam-Z svolgere un ruolo chiave nella selezione dei migliori campioni possibili per tornare da Jezero Crater. "

Mars 2020 sarà inoltre dotato di un sistema di visione Lander, che lo rende il primo veicolo spaziale con la capacità di retargetare accuratamente il suo touchdown durante la sequenza di atterraggio. Il rover ha anche un sistema di memorizzazione nella cache, che può essere utilizzato per raccogliere campioni di roccia e suolo marziani che possono essere restituiti alla Terra con una missione futura.

Un altro concept di artista che mostra il rover Mars 2020 della NASA che esplora Marte.
Un altro concetto di artista che mostra il rover Mars 2020 della NASA che esplora Marte.
Il prossimo rover su Marte della NASA non solo esplorerà il pianeta rosso; lo farà, spera l'agenzia spaziale, renderlo così un pochino di Marte potrebbe farlo sulla Terra. Conosciuto come Mars 2020, il prossimo rover cercherà segni di ambienti abitabili su Marte mentre cerca segni di vita microbica passata. Il viaggiatore robot memorizzerà inoltre una serie di campioni che possono essere restituiti alla Terra con una missione futura.

La missione è attualmente programmata per partire da Cape Canaveral, in Florida, a luglio o agosto 2020, quando Terra e Marte sono posizionate in modo da richiedere la minima quantità di energia per i viaggi interplanetari. È prevista l'atterraggio nel febbraio 2021, con una durata iniziale della missione di almeno un anno marziano, o 687 giorni terrestri.

Il rover delle dimensioni di una macchina è lungo circa 10 piedi (escluso il braccio), 9 piedi di larghezza e 7 piedi di altezza (circa 3 metri di lunghezza, 2,7 metri di larghezza e 2,2 metri di altezza). A 2.314 libbre. (1.050 chilogrammi), pesa meno di una macchina compatta.

Mescolando vecchio e nuovo

Se le foto e gli schizzi del rover di Mars 2020 sembrano familiari, è perché l'esploratore robotico si basa in gran parte sul suo predecessore, il rover Curiosity del Mars Science Laboratory (MSL). Circa l'85% della massa del nuovo rover si basa su questo "hardware storico".

"Il fatto che così tanto hardware sia già stato progettato - o addirittura esiste già - è un grande vantaggio per questa missione", ha detto in una dichiarazione Jim Watzin, direttore del Mars Exploration Program della NASA. "Ci risparmia denaro, tempo e soprattutto, riduce i rischi."

Come Curiosity, Mars 2020 avrà un corpo rettangolare, sei ruote, un braccio e una mano, telecamere e strumenti e un trapano per il campionamento di rocce. Ma il nuovo rover ha obiettivi diversi che richiedono una suite di strumenti all'avanguardia. Utilizzando uno spettrometro a raggi X e un laser a raggi ultravioletti, Mars 2020 cercherà le bio-firme del passato su scala microbica. Un radar che penetra nel terreno sarà il primo strumento a guardare sotto la superficie di Marte, mappando strati di roccia, acqua e ghiaccio fino a 10 metri di profondità.

"I nostri prossimi strumenti si baseranno sul successo di MSL, che è stato un terreno di prova per le nuove tecnologie", ha detto George Tahu, dirigente del programma Mars 2020 della NASA. "Questi raccoglieranno dati scientifici in modi che prima non erano possibili."

Questi potenziamenti prenderanno il via prima che il rover abbia mai toccato la superficie di Marte. Il Jet Propulsion Laboratory della NASA, che sta sviluppando e gestendo la missione per l'agenzia spaziale, sta sviluppando una nuova tecnologia di atterraggio chiamata navigazione relativa al terreno. Quando l'hardware della missione si avvicina alla superficie marziana, utilizzerà un computer per confrontare il paesaggio con mappe del terreno precaricate, guidando la missione discendente verso un sito di atterraggio sicuro e apportando correzioni durante la discesa.

Una caratteristica correlata, nota come trigger di intervallo, utilizzerà la posizione e la velocità per determinare quando aprire il paracadute della nave spaziale, restringendo l'ellisse di oltre la metà.

"La navigazione relativa al terreno ci consente di visitare siti che sono stati giudicati troppo rischiosi da esplorare per Curiosity", ha dichiarato Al Chen di JPL, l'ingresso di Mars 2020, la discesa e l'atterraggio. "Il grilletto del ranger ci permette di atterrare più vicino alle aree di interesse scientifico, radendo miglia - potenzialmente fino a un anno - dal viaggio di un rover".

Le telecamere sulla navicella filmeranno l'ultimo viaggio, catturando l'apertura del paracadute e la lenta deriva verso il Pianeta Rosso per la prima volta. Questa informazione verrà inviata alla Terra, dove fornirà non solo immagini impressionanti ma anche dati scientifici sull'atmosfera del pianeta.

"È un bel giro", ha dichiarato Ian Clark del JPL, responsabile tecnico del test. "L'immaginario del nostro primo influsso con paracadute è quasi mozzafiato da vedere quanto scientificamente significativo: per la prima volta, vedremo come sarebbe apparire in un'astronave che sfreccia verso il Pianeta Rosso, spiegando il suo paracadute".

Illustrazione raffigurante gli strumenti scientifici previsti per essere trasportati a bordo del rover Mars 2020 della NASA.

Vista migliorata

Mars 2020 vanta quasi cinque volte più telecamere del primo rover su Marte. Sojourner portava solo cinque macchine fotografiche, ei due rover Spirit e Opportunity erano progettati con 10 telecamere a testa. La curiosità ha 17 anni.

Il nuovo rover trasporterà 23 telecamere. Alcuni forniranno più colori e immagini 3D rispetto a Curiosity, secondo Jim Bell dell'Arizona State University, Tempe, il principale investigatore per il Mastcam-Z del 2020. "Z" sta per "zoom", uno dei miglioramenti del Mastcam ad alta definizione di Curiosity.

Le telecamere di ingegneria per pianificare le unità e evitare i rischi su Spirit, Opportunity e Curiosity hanno catturato tutte le immagini da 1 megapixel in bianco e nero. Le telecamere di ingegneria 2020 acquisiranno immagini a colori ad alta risoluzione da 20 megapixel. Il loro campo visivo più ampio significa che, invece di passare il tempo a scattare più immagini da unire sul terreno, le nuove telecamere possono catturare la stessa vista in una singola istantanea. Le telecamere possono anche ridurre il motion blur, in modo che possano scattare foto mentre il rover sta viaggiando.

Immagini più dettagliate significano più dati da trasmettere nello spazio.

"Il fattore limitante nella maggior parte dei sistemi di imaging è il collegamento di telecomunicazioni", ha detto Maki. "Le telecamere sono in grado di acquisire molti più dati di quelli che possono essere inviati sulla Terra."

Le telecamere del rover più intelligenti contribuiscono a ridurre il carico. In Spirit e Opportunity, la compressione è stata eseguita sul computer di bordo. Mars 2020, come Curiosity, avrà la sua compressione eseguita dall'elettronica incorporata nella telecamera.

I dati saranno riportati sulla Terra attraverso astronavi che orbitano già su Marte: Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) della NASA, MAVEN e Trace Gas Orbiter dell'Agenzia spaziale europea. L'orbiter Mars Odyssey della NASA è stato il primo orbiter a inviare i dati del rover a casa da Spirit e Opportunity.

"Ci aspettavamo di fare quella missione solo su decine di megabit ogni giorno di Marte, o sol", ha detto Bell. "Quando abbiamo avuto il primo sorvolo di Odyssey e abbiamo avuto circa 100 megabit per sol, abbiamo realizzato che era un gioco completamente nuovo".

Mars 2020 trasporterà anche un microfono, che può riportare i suoni del pianeta rosso sulla Terra.

"C'è molta buona scienza che si può fare con un microfono su Marte", ha detto a Space.com Sylvestre Maurice, scienziato planetario presso l'Istituto di ricerca di astrofisica e planetologia in Francia. Lui ei suoi colleghi hanno studiato la possibilità di abbinare un microfono con un laser che sarà usato per vaporizzare rocce sulla superficie marziana.

Oltre a raccogliere la scienza, un microfono rappresenterebbe un colpo di pubbliche relazioni, ha detto Maurice.

"Sarà la prima volta che possiamo ascoltare un suono su Marte", ha detto.

La NASA ha deciso su tre potenziali siti di atterraggio per l'imminente missione Mars 2020: Northeast Syrtis, Jezero crater e Columbia Hills
La NASA ha deciso su tre potenziali siti di atterraggio per l'imminente missione Mars 2020: Northeast Syrtis, Jezero crater e Columbia Hills

Atterraggio su Marte

A partire dal marzo 2018, il sito finale di atterraggio per Mars 2020 non era ancora stato selezionato. Nel febbraio 2017, un team di scienziati ha ristretto la lista a tre: Columbia Hills, Jezero Crater e Northeast Syrtis.

Un sito è stato esplorato prima. A partire dal 2004, il rover esploratore di Marte Spirit ha esplorato Gusev Crater e Columbia Hills, dove il rover ha scoperto tracce di acqua passata, l'unico posto in cui ha trovato acqua nell'enorme cratere. Analisi successive hanno suggerito che il cratere potrebbe aver ospitato un lago poco profondo.

Il cratere di Jezero è un antico laghetto dove si sarebbe potuta sviluppare la vita microbica, hanno detto i funzionari della NASA in una nota. La struttura del delta del fiume suggerisce che l'acqua sia stata riempita e drenata dal sito almeno due volte e che la MRO abbia identificato i minerali che sono stati alterati chimicamente dall'acqua.

Un antico vulcano nel nord-est di Syrtis potrebbe aver portato a sorgenti termali e ghiaccio sciolto, creando le condizioni ideali per la vita microbica del passato. Il bordo dei vulcani di Syrtis Major espone un substrato roccioso di 4 miliardi di anni, così come molti minerali alterati dall'incontro durante la prima storia del Pianeta Rosso.

La selezione finale del sito di atterraggio dovrebbe avvenire durante un workshop nel 2018 o nel 2019, hanno detto i ricercatori nel corso di una riunione del 2015.

"Nei prossimi anni, il team scientifico del 2020 pondererà i vantaggi e gli svantaggi di ciascuno di questi siti", ha dichiarato lo scienziato del progetto di Mars 2020 Ken Farley. "È di gran lunga la decisione più importante che abbiamo davanti a noi."

Portare campioni a casa

A differenza dei precedenti rover, Mars 2020 preparerà i campioni per tornare sulla Terra. Il rover tenterà di perforare almeno 20 nuclei di roccia, e possibili più di 30 o 40. I campioni saranno fissati in provette per campioni e depositati in posizioni selezionate per il ritorno su una potenziale futura missione di recupero del campione. Tale missione non è stata ancora selezionata, quindi i campioni potrebbero dover attendere anni per ottenere un passaggio sulla Terra.

"Il rover di Mars 2020 è il primo passo in una potenziale campagna multi-missione per restituire campioni accuratamente selezionati e sigillati di rocce marziane e terra alla Terra", Geoffrey Yoder, amministratore associato all'agenzia della Direzione della missione scientifica della NASA a Washington, DC, ha detto in una dichiarazione del 2016. "Questa missione segna una significativa pietra miliare nel Viaggio in Marte della NASA - per determinare se la vita sia mai esistita su Marte e per far progredire il nostro obiettivo di mandare gli umani sul Pianeta Rosso."

Supponendo che i campioni raggiungano la Terra, gli scienziati saranno in grado di utilizzare strumenti potenti per fornire un esame più approfondito di quello che può essere portato sul rover delle dimensioni dell'auto.

Lo strumento laser Scanning Habitable with Raman e Luminescence for Organics and Chemicals (SHERLOC) sarà il primo strumento su Marte ad utilizzare spettroscopie Ramen e fluorescenza, tecniche note agli esperti forensi. Quando una luce ultravioletta brilla su alcuni prodotti chimici a base di carbonio, emettono luce sotto forma di luce nera. Il bagliore può aiutare gli scienziati a rilevare sostanze chimiche che si formano in presenza di vita. SHERLOC fotografa le rocce studiate, quindi mappa le sostanze chimiche che rileva attraverso le immagini.

"Questo tipo di scienza richiede consistenza e sostanze chimiche organiche - due cose che il nostro meteorite bersaglio fornirà", ha detto in una dichiarazione Rohit Bhartia del JPL, il vice investigatore principale di SHERLOC.

Il rover porterà un po 'del meteorite marziano conosciuto come Sayh al Uhaymir 008 (SaU008) per aiutare a calibrare SHERLOC. I precedenti rover hanno incluso obiettivi di calibrazione, ma nessuno di loro ha mai fatto affidamento su meteoriti marziani. (Un meteorite è, tuttavia, cavalcato su Marte a bordo del Mars Global Surveyor, che continua ad orbitare attorno a Marte ora che la sua missione è terminata.)

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