Il rover Curiosity della NASA ha scattato questo selfie il 13 giugno 2018. Credits: NASA/JPL-Caltech
Il 6 agosto 2012, il rover Curiosity della NASA atterrava con successo sul suolo marziano, segnando l’inizio di una delle missioni più ambiziose e longeve nell’esplorazione del Pianeta Rosso.
Progettato per indagare sulla possibilità di vita microbica passata o presente su Marte, Curiosity ha superato di gran lunga la sua missione originale di due anni, continuando a operare e a fornire dati preziosi per oltre un decennio. Dal dicembre 2012, infatti, la missione è stata estesa a tempo indeterminato, e ad oggi, 6 agosto 2024, sono 12 anni che Curiosity si muove sul suolo di Marte.
Questo laboratorio mobile, delle dimensioni di un’auto e dal peso di circa 900 kg, è dotato di una suite di strumenti scientifici all’avanguardia che gli permettono di analizzare la geologia, il clima e l’ambiente marziano con una precisione senza precedenti. Nel corso dei suoi 12 anni di esplorazione, a partire dal cratere Gale dove è arrivato, Curiosity ha percorso oltre 30 km, scalato montagne, attraversato antichi letti di laghi e rivoluzionato la nostra comprensione della storia e dell’abitabilità di Marte.
La missione Mars Science Laboratory, di cui Curiosity è il protagonista, rappresenta uno dei progetti più ambiziosi nella storia dell’esplorazione spaziale. L’obiettivo principale della missione è determinare se Marte abbia mai avuto un ambiente in grado di supportare forme di vita microbica. Per raggiungere questo scopo, Curiosity è stato equipaggiato con una serie di strumenti scientifici sofisticati, tra cui spettrometri, telecamere ad alta risoluzione, un braccio robotico e un laboratorio chimico miniaturizzato.
Il rover è equipaggiato con sei ruote da 50 cm di diametro, ognuna azionata indipendentemente, che permettono di girare sul posto, eseguire curve e anche affrontare l’arrampicata su rocce.
Le sfide tecniche affrontate nella progettazione e nell’esecuzione della missione sono state notevoli. Il rover doveva essere in grado di operare in un ambiente estremamente ostile, con temperature che variano da -90°C a 0°C, radiazioni intense e tempeste di polvere globali. Inoltre, la complessità degli strumenti scientifici richiedeva un sistema di alimentazione affidabile e duraturo. La soluzione è stata l’adozione di un generatore termoelettrico a radioisotopi (RTG), che converte il calore prodotto dal decadimento del plutonio-238 in elettricità.
Un’altra sfida significativa è stata la comunicazione con il rover. Sono stati sviluppati sofisticati sistemi di autonomia e pianificazione delle attività, che permettessero a Curiosity di prendere decisioni indipendenti. La comunicazione con la Terra può avvenire anche direttamente, a velocità fino a 32 kbit/s, ma la maggior parte dei dati vengono inoltrati tramite il Mars Reconnaissance Orbiter e il Mars Odyssey.
L’atterraggio di Curiosity su Marte del 6 agosto 2012 è stato, come per ogni rover che atterra sul Pianeta Rosso, un momento di straordinaria tensione e complessità, noto come Seven Minutes of Terror, i “sette minuti di terrore“. Questa fase critica della missione ha richiesto una sequenza di manovre estremamente precise e automatizzate, per portare il rover dalla velocità di ingresso nell’atmosfera marziana di circa 21mila km/h a una discesa controllata sulla superficie.
Il processo di atterraggio ha iniziato con l’ingresso nell’atmosfera marziana, utilizzando uno scudo termico per proteggersi dalle temperature estreme generate dall’attrito. Successivamente, un grande paracadute si è dispiegato per rallentare ulteriormente la discesa. Una volta raggiunta una velocità e altitudine appropriate, lo scudo termico è stato sganciato, permettendo al rover di utilizzare il suo radar di atterraggio per determinare la sua posizione esatta rispetto al suolo.
La fase finale dell’atterraggio ha coinvolto il skycrane, un sistema mai utilizzato prima per una missione interplanetaria. In questa fase, il guscio contenente Curiosity ha rallentato tramite otto retrorazzi fino a stazionare a circa otto metri dal suolo marziano. Qui, un cavo ha calato il rover fino al contatto con la superficie, quando un sensore ha dato il segnale di distacco dallo skycrane, che si è poi allontanato per schiantarsi a distanza di sicurezza. Il suo utilizzo ha permesso di migliorare notevolmente la precisione all’atterraggio.
La scelta del cratere Gale come sito di atterraggio per Curiosity non è stata casuale. Questo cratere, con un diametro di circa 154 km e una profondità di quasi 5 km, offre una straordinaria opportunità di studiare la storia geologica di Marte. Al centro del cratere si erge Mount Sharp (ufficialmente Aeolis Mons), una montagna stratificata alta circa 5 km che contiene un record geologico di miliardi di anni di storia marziana.
Il cratere Gale è stato selezionato dopo un lungo processo di valutazione che ha coinvolto la comunità scientifica internazionale. Le immagini orbitali avevano rivelato la presenza di minerali argillosi e solfati in diverse zone del cratere, a suggerire la passata presenza di acqua. Inoltre, la struttura stratificata di Mount Sharp offriva la possibilità di studiare diverse epoche geologiche di Marte semplicemente salendo i fianchi della montagna.
La geologia del cratere Gale è particolarmente interessante perché mostra segni di un ambiente che è cambiato nel tempo. Le rocce alla base della montagna contengono prove di antichi ambienti lacustri, mentre gli strati superiori mostrano segni di un clima che è diventato progressivamente più secco. Questa transizione potrebbe fornire indizi cruciali su come e perché Marte è passato da un pianeta potenzialmente abitabile a quello arido che vediamo oggi.
Curiosity ha trascorso i suoi anni su Marte esplorando metodicamente il cratere Gale, muovendosi dalla sua zona di atterraggio verso le pendici di Mount Sharp. Lungo il percorso, ha analizzato rocce e sedimenti, fornendo una visione senza precedenti della storia geologica e climatica del pianeta.
Nel corso dei suoi 12 anni di esplorazione, Curiosity ha fatto numerose scoperte che hanno rivoluzionato la nostra comprensione di Marte. Una delle più significative è stata la conferma che il cratere Gale ospitava un tempo un ambiente lacustre che avrebbe potuto supportare la vita microbica. Analizzando i sedimenti del letto del lago, Curiosity ha rilevato la presenza di elementi chimici essenziali per la vita come la conosciamo: carbonio, idrogeno, ossigeno, azoto, zolfo e fosforo.
Un’altra scoperta importante è stata la rilevazione di molecole organiche complesse nelle rocce marziane. Sebbene queste molecole non siano necessariamente di origine biologica, la loro presenza suggerisce che le condizioni per preservare potenziali biosignature su Marte esistono.
Curiosity ha anche rilevato fluttuazioni stagionali nei livelli di metano atmosferico, un gas che sulla Terra è prodotto principalmente da processi biologici. Ha fornito nuove informazioni sulla storia dell’atmosfera marziana, confermando che il pianeta ha perso gran parte della sua atmosfera originale nel corso di miliardi di anni. Analizzando la composizione isotopica dei gas atmosferici, Curiosity ha aiutato gli scienziati a comprendere meglio come e quando Marte ha perso la sua atmosfera densa e potenzialmente protettiva.
Curiosity ha anche fatto scoperte inaspettate, come la presenza di “concrezioni” simili a piccole sfere in alcune rocce, indicative di antichi processi idrotermali. Ha inoltre documentato la presenza di dune di sabbia in movimento e ha registrato i suoni del vento marziano, offrendo una nuova dimensione sensoriale all’esplorazione del pianeta. E ha fotografato il Pianeta Rosso aiutandoci a calarci nei suoi panorami, offrendoci la possibilità di “camminare” insieme a lui sui suoi brulli terreni.
Dopo 12 anni di operazioni continue in un ambiente estremamente ostile, Curiosity continua a funzionare oltre ogni aspettativa. Tuttavia, il rover mostra inevitabilmente segni di usura. Le ruote, in particolare, hanno subito danni significativi a causa del terreno roccioso e abrasivo di Marte. Gli ingegneri della NASA hanno dovuto adattare le strategie di guida per minimizzare ulteriori danni, incluso il guidare il rover all’indietro in alcune situazioni per distribuire l’usura in modo più uniforme.
Nonostante queste sfide, gli strumenti scientifici di Curiosity continuano a funzionare bene. Il generatore termoelettrico a radioisotopi continua a fornire energia sufficiente per le operazioni, sebbene con un graduale declino della potenza disponibile nel corso degli anni. Questo declino ha richiesto una gestione sempre più attenta dell’energia, con una pianificazione accurata delle attività scientifiche e di movimento.
Il software di Curiosity è stato aggiornato più volte nel corso della missione, migliorando le capacità del rover e la sua efficienza operativa. Questi aggiornamenti hanno permesso a Curiosity di svolgere alcune attività in modo più autonomo, riducendo la necessità di istruzioni dettagliate da Terra e ottimizzando il tempo disponibile per la ricerca scientifica.
Nonostante l’età e l’usura, Curiosity continua a scalare le pendici di Mount Sharp, raggiungendo zone geologiche sempre più alte e più recenti. Ogni metro di elevazione rappresenta un viaggio indietro nel tempo geologico di Marte, e offre nuove opportunità di scoperta. La longevità di Curiosity è una testimonianza dell’eccellenza ingegneristica della missione, e continua a fornire dati preziosi che plasmeranno la nostra comprensione di Marte per gli anni a venire.
