Phoenix 2007

In accordo al nuovo programma NASA per l’esplorazione di Marte denominato Scout (complementare al Mars Exploration Program, ma più economico in quanto prevede una spesa globale che non superi i 325 milioni di dollari), l’Università dell’Arizona ha avuto il “via libera” per costruire Phoenix (Fenice), un laboratorio che sarà principalmente composto da strumenti (aggiornati) già costruiti, ma che non hanno mai potuto “volare” perché previsti per la missione Mars Surveyor Lander 2001, cancellata dopo il doppio fallimento del Mars Polar Lander e del Mars Climate Orbiter (1999). In programma per essere lanciato nel 2007, “Phoenix” si poserà l’anno successivo in un’area del polo nord marziano che, recentemente, la navicella “Mars Odyssey” ha confermato essere principalmente costituita da ghiaccio (almeno un 80% in volume di giaccio d’acqua nei primi trenta centimetri della superficie). Il suo obiettivo quindi sarà la prima analisi (sub superficiale) di permafrost esistente su di un altro pianeta extraterrestre. Per questo motivo il laboratorio, alimentato da batterie con ricarica a pennelli solari, sarà dotato di un braccio che scaverà in profondità sulla superficie per recuperare campioni da sottoporre (al proprio interno) a minuziosi studi chimici e geologici. Peter Smith, dell’Università dell’Arizona, a Tucson, e Team Leader di “Phoenix”, ha dichiarato che nel luogo che sarà prescelto per lo sbarco sarà teoricamente possibile trovare condizioni stabili per la presenza di vita, condizioni che “Phoenix”, una volta raggiunta con successo la superficie, sarà in grado di verificare eseguendo analisi estremamente accurate. In aggiunta agli strumenti aggiornati, “Phoenix” avrà una moderna telecamera stereo a colori ed un braccio robotico. Le capacità d’analisi del lander permetteranno agli scienziati di caratterizzare con precisione il ghiaccio, il terreno e le rocce che saranno accessibili al braccio, ed a raccogliere nuovi dati sul clima esistente ai poli marziani.

Inclusa negli strumenti di bordo ci sarà anche una telecamera-microscopio capace d’ingrandire particolari fino ad una scala di 10 nanometri (e quindi d’osservare dettagli 1000 volte più piccoli d’un capello umano), mentre altri strumenti provvederanno alla ricerca di molecole organiche potenzialmente presenti nei campioni  osservati. A bordo troverà posto anche un analizzatore termico di gas (TEGA) dello stesso tipo che era presente sul Mars Polar Lander, la navicella che si è schiantata (con molta probabilità) sulla superficie di Marte nel dicembre del 1999. Il TEGA (o meglio Thermal and Evolved Gas Analyzer) era stato progettato e costruito proprio all’Università dell’Arizona, da William Boynton scienziato e

co-investigatore nella nuova Missione Phoenix. Sia Smith che Boynton, avevano avuto responsabilità su alcuni degli strumenti trasportati dallo sfortunato Mars Polar Lander. Gli obiettivi di “Phoenix”, il cui nome come avrete capito si ispira alla fenicie, il mitico uccello che rinasce della proprie ceneri (per via del riutilizzo di attrezzature destinate ad un laboratorio mai partito ma ancora ben conservati al JPL), sono principalmente due.

• ·   Fornire una collocazione storica precisa della presenza d’acqua su Marte, chiave di volta per comprendere i grandi e catastrofici eventi climatici che hanno attraversato il pianeta nel corso di milioni d’anni.

• ·    Cercare evidenze di microclimi e/o nicchie biologiche, capaci di supportare la vita.

Smith guiderà il Progetto Phoenix in partnership con il  Jet Propulsion Laboratory (JPL) di Pasadena, in California, e la Lockheed Martin Space Systems di Denver, in Colorado, che si occuperà della costruzione del lander. L’Agenzia Spaziale Canadese, inoltre, si occuperà dell’impianto d’analisi dell’atmosfera che includerà anche un Light Detection And Ranging (LIDAR), appositamente dedicato allo studio del clima polare. la Missione “Phoenix”, prima missione “Scout” della NASA, e stata scelta a fronte di una gara che ha visto in lista altri tre interessanti progetti, che hanno coinvolto università e laboratori sparsi in tutti gli Stati Uniti ed all’estero. Gli altri tre competitori erano un aeroplano, un orbiter ed una navicella per il recupero di particelle di sabbia dall’atmosfera marziana. La scelta definitiva ha impegnato la NASA per oltre un anno.

Strumenti e operazioni di superficie

Phoenix è un laboratorio d’analisi fisso, dotato di gambe di supporto e retrorazzi, studiato per scendere sulla regione polare nord di Marte (circa a 70° Nord di latitudine), scavare gli strati superficiali della crosta ghiacciata (utilizzando il suo braccio robotico) per raggiungere ed analizzare il ghiaccio scoperto nel 2002 dalla missione orbitale Odyssey. La storia di questo ghiaccio e la sua interazione con l’atmosfera marziana sarà oggetto di studi per una durata di tre mesi (missione primaria). Le operazioni di superficie sono state pianificate in relazione alla durata dei giorni marziani, meglio conosciuti come “sol”, che sono circa 40 minuti più lunghi di quelli terrestri. Con la partenza fissata ad agosto del 2007 e la discesa prevista a maggio del 2008, il team che programma la missione ha già pianificato la sequenza delle attività per le prime due settimane di missione (dei tre mesi minimi di missione primaria). Immediatamente dopo la sua discesa (sol 0) Phoenix aprirà i pannelli solari ed estenderà il supporto delle telecamere SSI (Stereo Imager) per riprendere le prime immagini. Alcune ore dopo, eseguito un check up del sistemasi arriveranno alle stazioni a Terra i primi dati registrati durante l’avvicinamento e l’atterraggio (EDL) e le immagini riprese dal MARDI (Mars Descent Imager), che permetteranno così d’identificare con esattezza il luogo in cui si trova lander. Il giorno seguente gli altri strumenti (MET - Meteorology Suite, TEGA - Thermal Evolved Gas Analyzer, MECA - Microscopy Electrochemistry & Conductivity Analyzer, RAC - Robot Arm and Camera) inizieranno le loro attività insieme al braccio robotico (RA - Robot Arm), e si procederà ai preparativi per il primo “sondaggio” del suolo che avverrà, se tutto andrà bene durante il 4 sol.  Le operazioni di scavo ed analisi dureranno per tutti i 90 sol di missione primaria, con il braccio robotico impegnato almeno 2/3 ore ogni sol nello scavare e campionare tutto il suolo raggiungibile. Le analisi meteorologiche permetteranno di studiare, oltre alla situazione climatica, il quantitativo di vapore acqueo che stagionalmente migra verso l’atmosfera. Le differenze climatiche del passato potranno essere recepite dall’analisi degli strati di ghiaccio, mentre uno spettrografo di massa, sensibile alle molecole organiche ci darà una misura indicativa sulla “abitabilità” del ghiaccio per forme di vita microbica o vegetale.

Per rispondere adeguatamente a queste risposte Phoenix utilizzerà tecnologie avanzate ed allo “stato dell’arte”.

Il braccio robotico RA (Robotic Arm)

Estremamente robusto ed affidabile, è stato costruito dal Jet Propulsion Laboratory (JPL) ed avrà il compito di scavare nel suolo – la cui consistenza è sconosciuta - fino a raggiungere il sottostante livello ghiacciato per raccogliere campioni da inserire nei laboratori TEGA e MECA (che si trovano sul deck del lander) allo scopo di analizzare la composizione chimica, geologica ed esobiologica dei campioni.

Lo spettrometro di massa TEGA (Thermal and Evolved Gas Analyzer).

Costruito dalla Università dell’Arizona (Texas, Dallas), è in grado di tracciare la composizione chimica della materia analizzata, è una combinazione fra uno spettrometro di massa portatile ed un fornetto che scalderà i campioni per liberarli dalle loro componenti volatili (che saranno a loro volta analizzate).

Il laboratorio chimico ed esobiologico MECA (Microscopy, Electrochemistry, and Conductivity Analyzer).

Progettato ed assemblato dal JPL, è costituito da un insieme di micro-laboratori (di tipo ospedaliero e forniti da vari istituti come l’Università di Neuchatel, Svizzera) in grado di analizzare - se alla sua portata - la presenza di vita o antiche tracce della stessa.

Il braccio robotico porterà alla sua estremità – appena sopra alla paletta - un sistema ottico/analizzatore RAC (Robotic Arm Camera).

Costruito dalla Università dell’Arizona e dall’Istituto Max Plank (Germania), che permetterà fotografie ravvicinate dei campioni e del suolo.

Le immagini da Marte ci giungeranno attraverso le lenti ed i sensori CCD del sistema ottico SSI (Surface Stereo Imager) e durante la discesa dal MARDI (Mars Descent Imager).

Entrambi i gruppi ottici sono forniti dalla Malin Space Science Systems ormai una autorità in questo campo vista l’esperienza acquisita nelle ultimissime missioni su Marte.

Interessantissima la stazione climatica e meteorologica MET (Meteorological Station).

Fornita dalla Agenzia Spaziale canadese, segna un importante ritorno alla ricerca di tracce di vita dai tempi dei Viking e il primo coinvolgimenti diretto di importanza rilevante per la Agenzia canadese.

Alla collaborazione internazionale per la prima missione polare statunitense partecipano anche l’Università di Copenhagen (Danimarca) e l’Istituto Meteorologico Finlandese.