7 minuti di terrore, perché tanta preoccupazione?

Perché i 7 minuti di terrore fanno tanta paura? E perché non possiamo assistere all'atterraggio su Marte in tempo reale? L'atterraggio di un lander o di un rover su Marte costituisce un'incognita preoccupante per i tecnici di missione

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Il rover Perseverance della NASA è in viaggio verso il “pianeta rosso” sulla navicella spaziale Mars 2020, un viaggio di oltre 450 milioni di chilometri, che durerà sette mesi e culminerà nell’atterraggio all’interno del cratere Jezero, nei pressi del delta ormai fossile di un antichissimo grande fiume in cui scorrevano grandi quantità d’acqua, circa 3 miliardi di anni fa.

Prima di toccare la superficie di Marte, però, Perseverance dovrà attraversare quelli che gli ingegneri ed i tecnici di missione chiamano i “7 minuti di terrore“, quei lunghi minuti durante i quali la sonda attraversa la sottile atmosfera di Marte, decelerando verso la superficie mentre il paracadute si dispiega e quindi il rover viene posato delicatamente a terra mediante un cavo appeso allo stadio di discesa.


I 7 minuti di terrore

Da sottolineare che durante questa delicatissima fase tutto è affidato alla programmazione dei sistemi dello stadio di discesa e al corretto funzionamento dei sensori, senza nessuna possibilità di intervento in tempo reale dal controllo missione.

In pratica, a causa della distanza attuale tra la Terra e Marte, le comunicazioni tra il modulo di discesa e avvengono con un ritardo di diversi minuti.

Questo significa che quando inizierà la fase di ingresso in atmosfera del modulo di discesa in base ai dati in arrivo da Marte, sarà già tutto finito e i tecnici del centro di comando e controllo della missione conosceranno l’esito della manovra di atterraggio, che dura, appunto, sette minuti, solo quando questa sarà già avvenuta e qualsiasi intervento sarà impossibile.

Nel video sottostante, la spiegazione del perché della definizione di “7 minuti di terrore” condivisa su You tube dalla rivista Focus.

Perché non possiamo guardare quei “7 minuti di terrore” in diretta TV? O ottenere lo streaming live delle prime visualizzazioni di Perseverance su Marte non appena il rover aprirà gli occhi?

Oggi probabilmente potremmo farlo ma sicuramente non in HD“, spiega Stephen Towne, direttore tecnico capo della rete di comunicazione interplanetaria presso il NASA Jet Propulsion Laboratory.

Ecco perché la TV in diretta da Marte è difficile, impossibile in alta definizione (HD) e cosa sta progettando la NASA per cambiare questa situazione.

Si useranno i LASER.

Innanzitutto, cerchiamo di capire cosa si intende per “TV in diretta” da un altro pianeta.

Cosa significa “Live from Mars”?

Stiamo parlando di qualcosa trasmesso e rispedito a noi sulla Terra senza essere prima memorizzato. “Pensiamo di vedere qualcosa dal vivo come visto in tempo reale in quanto sta realmente accadendo senza alcun ritardo di registrazione“, spiega Towne.

Per capirci, le trasmissioni da un punto all’altro della Terra hanno un ritardo molto piccolo rispetto al momento in cui è accaduto l’evento, mentre già una diretta “live” dalla Luna soffrirebbe di alcuni secondi di ritardo per via del tempo di percorrenza della trasmissione fino alla Terra di circa un secondo, e del tempo di reistradamento verso i sistemi di trasmissione globale.

Tuttavia, tendemmo comunque a considerare in diretta le trasmissioni “live” degli astronauti delle missioni Apollo sulla Luna.

Le trasmissioni in diretta da Marte sarebbero possibili in modo simile e con la stessa indicazione di “un ritardo nella ricezione della trasmissione in diretta a causa della distanza tra Marte e la Terra“, questo perché dobbiamo obbedire alle leggi della fisica.

Tutto dipende dalla meccanica orbitale; Marte si sta attualmente avvicinando alla Terra, ma quando Perseverance vi atterrerà, il pianeta rosso comincerà ad allontanarsi dalla Terra. I due pianeti, nel punto più vicino, distano qualcosa di più di 50 milioni di chilometri, e questo significa un ritardo di 4 minuti per i segnali radio che viaggiano da Marte alla Terra e viceversa.

Nel punto più distante tra le due orbite, sono necessari 24 minuti affinché un segnale radio sia trasmesso da un pianeta all’altro. Nel momento in cui Perseverance tenterà l’atterraggio, saranno necessari circa 14 minuti affinché il suo segnale ci raggiunga.

Ma Perseverance potrebbe trasmettere in diretta?

Non mancano certo le telecamere. Il rover Perseverance e la navicella spaziale Mars 2020 dispongono di 23 telecamere straordinariamente evolute. Insieme ci invieranno immagini di Marte con dettagli mozzafiato, ma per l’atterraggio?

Tutto ciò che otterremo della deliucata manovra di atterraggio è una versione “in soggettiva” dei 7 minuti di terrore durante la discesa del veicolo spaziale montata dopo il fatto, anche se in HD, utilizzando riprese delle varie telecamere.

Questo perché, ovviamente, su Marte, nella zona di atterraggio prevista, mancano telecamere esterne che possano riprendere il modulo di discesa, né sono disponibili aerei in grado di seguire da vicino la discesa verso la superficie.

Perseverance potrà inviare dati direttamente alle antenne del NASA Deep Space Network (DSN) sulla Terra. Tuttavia, tra 80 e 3.125 bit al secondo (b / s) su un’antenna da 34m o 800 e 15.625 b / s su un’antenna DSN da 70m, questo non permetterà una trasmissione per l’HDTV.

Cosa richiedono le trasmissioni HDTV?

Le trasmissioni HD (1080p) richiedono fino a 8 megabit al secondo (Mb / s) e 4K Ultra High Definition (UHD) oltre 57 Mb / s. Quindi la trasmissione di immagini televisive in diretta da Perseverance può essere solo una specie di preview in bassa definizione.

Tuttavia, questo non è il modo più adatto per inviare i dati sulla Terra. Perseverance sarà in grado di inviare dati dalla superficie ad una sonda in orbita intorno a Marte ad un massimo di 2 Mb / s, questa sonda poi fungerà da releais, ritrasmettendo i dati verso la Terra. Questa è circa la stessa larghezza di banda richiesta per un flusso in streaming stabile da Netflix.

“Dall’orbita, una sonda come il Mars Reconnaissance Orbiter può inviare dati sulla Terra da 500 kilobit al secondo (kb / s) fino a 3 a 4 Mb / s a ​​seconda della distanza tra Marte e Terra”, spiega Towne.

Insomma, possiamo trasmettere un segnale TV in diretta da Marte?

Decisamente sì, possiamo, o potremmo, ma la qualità delle immagini sarebbe molto bassa. Non si tratta solo di velocità dei dati, ma del sistema utilizzato. Ad esempio, il rover potrebbe inviare immagini della discesa, ma sarebbe difficile puntare un’antenna, e mantenerla puntata, verso la Terra durante la discesa, con sufficiente carica della batteria per il trasmettitore.

Un piano migliore, ma ancora complicato, sarebbe di fare in modo che il rover invii il suo segnale video a un orbiter sopra di esso in grado di trasmettere le immagini sulla Terra. “il rover ha un’antenna adeguata e questo sarebbe un modo migliore di trasmettere con una velocità di dati ragionevole, sebbene l’HD sia ancora impegnativa“.

Da quanto è stato annunciato, si sa che il Gas Trace Orbiter dell’ESA tenterà di supportare proprio questa manovra durante e dopo i 7 minuti di terrore, fungendo da ripetitore dei segnali del modulo di discesa. Se tutto andrà come si spera, probabilmente potremo vedere la prossima discesa su Marte quasi in contemporanea con i tecnici della NASA.

Una terza opzione sarebbe quella di avere un orbiter con un’enorme telecamera costantemente puntata sul rover mentre atterra che invii in tempo reale il segnale sulla Terra.

Affinché le ultime due opzioni funzionino, dovrebbe esserci una chiara linea di vista sulla Terra, ma questo è possibile. C’è anche da dire che “Quando atterriamo su Marte, di solito Marte è ad una distanza ragionevole e questo aiuterebbe“, come spiega Towne.

Tuttavia, la NASA ha qualcosa in serbo: la sua tecnologia Deep Space Optical Communications (DSOC).

Parabole dell'antenna del complesso Deep Space Network della NASA a Goldstone, California, fotografate l'11 febbraio 2020. Crediti: NASA / JPL-Caltech
Parabole dell’antenna del complesso Deep Space Network della NASA a Goldstone, in California. NASA / JPL-CALTECH

Che cos’è DSOC?

Si tratta di passare dalla radio alla comunicazione ottica, cioè utilizzare dati codificati in fotoni e trasmessi via luce laser. Ciò aumenterebbe notevolmente la velocità dei dati.

“È un passo molto significativo nel dimostrare la fattibilità della comunicazione ottica alle distanze di Marte“, spiega ancora Towne. La NASA ha dimostrato che è possibile una comunicazione ottica fino a 622 Mb / s dalla Luna, ma Marte, anche  distanza minima, è oltre 150 volte più lontano dalla Terra, il che rende più difficile la comunicazione da Marte fino a 22.500 volte.

Con il terminale di volo DSOC e il telescopio Hale da 5 m sul monte Palomar come ricevitore, ci aspettiamo di poter arrivare nell’ordine dei 50 Mb / s con Marte alla distanza minima“, ha affermato Towne. “Con un telescopio terrestre più grande, diciamo 10 m di diametro, potremmo supportare 200 Mb / s“.

Tale velocità di dati si ridurrà man mano che Marte si allontana dalla Terra – e il DSOC è, per ora, troppo grande per essere montato su un rover marziano ma è solo questione di tempo. “Il punto è che il passaggio all’ottica ci offrirà il potenziale per velocità di trasferimento dei dati molto più elevate“, conclude Towne.

I “7 minuti di terrore” di Perseverance dovranno ancora per questa volta essere vissuti senza immagini e bisognerà attendere che l’atterraggio sia completato per conoscerne l’esito, ma in futuro i rover marziani, i lander e, un giorno non lontanissimo, i veicoli spaziali con equipaggio saranno in grado di trasmettere in diretta dal pianeta rosso.

I 7 minuti di terrore dell’atterraggio del rover Perseverance su Marte potranno essere vissuti in diretta attraverso lo streaming che la NASA trasmetterà dal centro di controllo missione e sarà visualizzabile il 18 febbraio a partire dalle 20.15, ora italiana, tramite il canale You Tube della NASA, qui sotto: