Gli orbiter volano intorno al pianeta facendo osservazioni come il tempo e la mappatura, spesso agiscono come relè di comunicazione per esperimenti sulla superficie.
- I lander atterrano ed eseguono esperimenti alla portata dei suoi bracci robotici, concentrandosi solitamente sulle osservazioni meteorologiche e sull’analisi del suolo;
- I Rover hanno le ruote;
- I Lander hanno i piedi;
- Gli Orbiter non hanno né piedi né ruote;
- I Rover non sono dotati di un motore a reazione, i Lander si;
- Il Rover esplora muovendosi nel territorio;
- L’Orbiter orbita attorno al corpo celeste.
- Il Lander atterra e resta stazionario;
- I rover sono quei veicoli utilitari a 6 ruote che si muovono lentamente sulla superficie, scattando foto ed eseguendo una serie di test e analisi geologici e chimici;
- Un singolo mezzo può in alcuni casi esser progettato con le funzioni sia di Lander, Rover che di Orbiter. Lo Space Shuttle era sia un Orbiter che un Lander.
Il Lander
Diversi corpi terrestri sono stati oggetto di esplorazione con i lander. Tra loro ci sono la Luna, Venere, Mercurio, Marte, la luna di Saturno Titano, comete e asteroidi.
Un lander è un’astronave che scende e si ferma sulla superficie di un corpo astronomico, effettua un atterraggio morbido restando funzionale. Il suo atterraggio avviene dopo l’ingresso nell’atmosfera. Utilizza i paracadute per rallentare abbastanza da mantenere una bassa velocità terminale. In alcuni casi, piccoli razzi di atterraggio vengono attivati appena prima dell’impatto per ridurre la velocità.
L’atterraggio può essere effettuato in discesa controllata su un carrello di atterraggio, con l’eventuale aggiunta di un meccanismo di attacco post-atterraggio (come il meccanismo utilizzato da Philae) per i corpi celesti con bassa gravità. Alcune missioni (ad esempio, Luna 9 e Mars Pathfinder) utilizzavano airbag gonfiabili per attutire l’impatto del lander invece di utilizzare un carrello di atterraggio più tradizionale.
I primi veicoli spaziali a raggiungere la superficie lunare furono gli impattatori, non i lander. Facevano parte del programma Luna sovietico o del programma Ranger americano, a partire dal 1959. Nel 1966, la sovietica Luna 9 divenne la prima navicella spaziale a compiere un atterraggio morbido sulla Luna e a trasmettere dati fotografici alla Terra.
Il programma American Surveyor (1966-1968) è stato progettato per determinare dove le missioni Apollo avrebbero potuto atterrare in sicurezza. Di conseguenza, queste missioni robotiche richiedevano che i lander effettuassero un atterraggio morbido campionassero il suolo lunare e determinassero lo spessore dello strato di polvere, sconosciuto prima di Surveyor.
I moduli lunari Apollo (1969–1972) rover (1971–1972) e grandi lander robotici tardo sovietici (1969), Lunokhods (1970–1973) e missioni di ritorno campione (1970–1976) utilizzavano un motore di discesa a razzo per effettuare un atterraggio morbido, portando a bordo astronauti e rover lunari.
Il veicolo spaziale Altair, precedentemente noto come “Modulo di accesso alla superficie lunare” o “LSAM”, era il lander pianificato per il programma Constellation prima della cancellazione del Progetto Constellation.
La missione cinese Chang’e 3 e il suo rover Yutu (‘Jade Rabbit’) sono atterrati il 14 dicembre 2013. Nel 2019, la missione cinese Chang’e 4 ha fatto atterrare con successo il rover Yutu-2 sul lato più lontano della Luna. Chang’e 5 e Chang’e 6 sono progettate per essere missioni di ritorno campione. Chang’e 5 è attualmente programmato per il 2020, mentre Chang’e 6 è previsto per il 2023 o il 2024.
Il Lander Vikram su Chandrayaan-2, con un primo tentativo di atterraggio morbido da parte dell’Indian Space Research Organization, ha perso il contatto con il controllo il 6 settembre 2019, alcuni minuti prima dell’atterraggio.
L’Orbiter
Il veicolo spaziale orbitale può essere recuperabile o meno. La maggior parte non lo sono. I veicoli spaziali recuperabili possono essere suddivisi mediante il metodo di rientro sulla Terra in capsule spaziali non alate e piane spaziali alate. I veicoli spaziali recuperabili possono essere riutilizzabili (possono essere lanciati di nuovo o più volte, come lo SpaceX Dragon e gli orbiter dello Space Shuttle) o sacrificabili (come il Soyuz). Negli ultimi anni, stiamo assistendo a più agenzie spaziali che tendono verso veicoli spaziali riutilizzabili.
Il Rover
Il rover esplora la superficie planetaria ed è progettato per muoversi attraverso la superficie solida di un pianeta o altri corpi celesti di massa planetaria. Alcuni rover sono stati progettati come veicoli terrestri per trasportare equipaggi umani, altri sono robot parzialmente o completamente autonomi.
Vengono in genere creati con il compito di raccogliere informazioni sul terreno, prelevando campioni come polvere, suolo, rocce e liquidi. Sono in grado di sopportare alti livelli di accelerazione, alte e basse temperature, pressione, polvere, corrosione, raggi cosmici, rimanendo funzionali senza riparazioni per il tempo necessario.
I Rover non possono essere controllati a distanza in tempo reale poiché la velocità alla quale i segnali radio viaggio ha troppa latenza. Ad esempio, l’invio di un segnale da Marte alla Terra richiede dai 3 ai 21 minuti. Questi rover sono quindi in grado di operare in autonomia con poca assistenza dal controllo a terra per quanto riguarda la navigazione e l’acquisizione dei dati, sebbene necessitino comunque dell’input umano per identificare promettenti bersagli in lontananza a cui guidare e determinare come posizionarsi per massimizzare energia solare.
Il rover Lunokhod 2 è stato il secondo di due senza equipaggio che atterrò sulla luna dalla Unione Sovietica il 16 gennaio, 1973. Fu operativo per circa quattro mesi, esplorando 39 km di terreno, comprese colline, zone montuose e solchi. Restituì 86 immagini panoramiche e oltre 80.000 immagini televisive.
I lander sovietici Mars 2 e Mars 3 avevano a bordo ciascuno un piccolo rover Mars da 4,5 kg, che si muoveva sulla superficie con gli sci mentre era collegato al lander con un ombelicale di 15 metri. Due piccole aste di metallo furono utilizzate per evitare gli ostacoli in modo autonomo. Il rover è stato progettato per essere posizionato in superficie dopo l’atterraggio da un braccio manipolatore e per muoversi nel campo visivo delle telecamere e fermarsi per effettuare misurazioni ogni 1,5 metri.
Il rover sovietico Lunokhod 3 doveva essere il terzo robot vagante telecomandato sulla Luna nel 1977. La missione fu annullata a causa della mancanza di disponibilità e di fondi per il lanciatore, sebbene il rover fosse stato costruito.
Il Marsokhod era un rover ibrido sovietico, diretto a Marte, prese parte alla missione “Mars 4NM” e fu programmato per iniziare dopo il 1973.
La missione Mars Pathfinder includeva Sojourner. La NASA lanciò Mars Pathfinder il 4 dicembre 1996, atterrò su Marte in una regione chiamata Chryse Planitia il 4 luglio 1997. Mars Pathfinder fotografò 16.500 immagini dal lander e 550 immagini da Sojourner, oltre a dati da più di 15 analisi chimiche di rocce e suolo e ampi dati sui venti e altri fattori meteorologici.
Beagle 2 fu progettato per esplorare Marte con una piccola “talpa” (Planetary Undersurface Tool, o PLUTO), da dispiegare dal braccio. PLUTO aveva un meccanismo a molla compressa progettato che consentiva un’esplorazione sulla superficie alla velocità di 20 mm al secondo. Beagle 2 fallì durante il tentativo di atterrare su Marte nel 2003.
Spirit era un rover robotico dedicato all’esplorazione su Marte, attivo dal 2004 al 2010. Atterrò con successo su Marte alle 04:35 Ground UTC del 4 gennaio 2004, tre settimane prima che il suo gemello, Opportunity (MER-B), atterrasse dall’altra parte del pianeta. Il suo nome è stato scelto attraverso un concorso studentesco sponsorizzato dalla NASA. Il rover si fermò alla fine del 2009, la sua ultima comunicazione con la Terra risale al 22 marzo 2010.
