La finestra di lancio verso Marte

L’invio del primo rover europeo su Marte richiede un vero lavoro di squadra. Ogni comando è stato attentamente pianificato insieme ai partner russi, coinvolgendo diversi centri di controllo e paesi. Il tempo su Marte, il vettore di lancio e le leggi della fisica che governano i pianeti hanno determinato una finestra di lancio di 12 giorni a partire dal 20 settembre 2022.
Trasferimenti orbitali efficienti, buone comunicazioni e nessuna grande tempesta di polvere all’orizzonte marziano rendono questa scelta la più rapida e sicura.

 Scegliere il percorso migliore

Quando si confrontano su come arrivare su Marte, le squadre europee e russe devono destreggiarsi tra molti fattori. Il team di analisi della missione presso l‘European Space Operations Center (ESOC), in Germania, ha tenuto conto delle prestazioni del vettore Proton russo per identificare una serie di possibili traiettorie.

“Avevamo diverse traiettorie di trasferimento tra cui scegliere e un veicolo spaziale già costruito per il viaggio”, afferma Mattia Mercolino, ingegnere di sistema principale di ExoMars. “Queste variabili ci hanno imposto vincoli legati alla potenza, alle soglie di temperatura e all’orientamento verso la Terra durante le prime fasi del volo, tra gli altri”.

Anche la possibilità di comunicare con il veicolo spaziale ha svolto un ruolo importante.

“Una delle alternative aveva una finestra di lancio più lunga, ma una connessione peggiore con il veicolo spaziale durante i primi giorni. Questa scelta era troppo rischiosa, soprattutto quando si desidera avere il pieno controllo all’inizio della missione”, spiega Tiago Loureiro, responsabile delle operazioni della navicella ExoMars.

Le tempeste di polvere sono frequenti su Marte, ma anche difficili da prevedere. Le stagioni giocano un ruolo importante, con le tempeste che sono più probabili durante la primavera e l’estate nell’emisfero meridionale. Il sito di atterraggio di ExoMars è Oxia Planum, situato nell’emisfero settentrionale.
Le tempeste di polvere più pericolose, quelle su scala globale, tendono a verificarsi circa ogni dieci anni. La più recente si è verificata nel 2018.
Sebbene ExoMars atterrerà al di fuori della stagione delle tempeste di sabbia, un accumulo di polvere sui pannelli solari ridurrà l’alimentazione e potrebbe persino forzare un arresto temporaneo del rover Rosalind Franklin dell’ESA e della piattaforma di superficie russa, soprannominata Kazachok.

“Abbiamo svolto una serie di studi e test per garantire che tutti i sistemi sarebbero sopravvissuti con una luce solare ridotta all’atterraggio nel tardo pomeriggio e durante le operazioni in superficie nelle settimane successive”, aggiunge Tiago.

Gli scienziati europei vogliono far funzionare il rover su Marte il più a lungo possibile. Rosalind Franklin può far fronte alle tempeste di polvere regionali per alcuni giorni e con strati di polvere fine che coprono i suoi pannelli solari.
“Una tempesta di polvere globale che oscurasse la luce del Sole per diversi mesi, molto probabilmente provocherebbe la morte del rover“, avverte Jorge Vago, scienziato del progetto rover ExoMars dell’ESA.
“Questo è il motivo per cui è così importante raggiungere la maggior parte degli obiettivi della missione prima che inizi la problematica stagione delle polveri“, aggiunge.

Il lavoro dei team dell’ESOC

I team dell’ESOC hanno impiegato alcuni mesi di lavoro per restringere la data di lancio finale e la traiettoria verso Marte. “L’intera sfida è fantastica – penso di avere il miglior lavoro al mondo”, dice Tiago.

“Lanciare un veicolo spaziale, spararlo attraverso il Sistema Solare, sperando che atterri tutto intero, dispiegarlo, guidarlo su Marte … E faremo tutto questo senza il lusso di interagire con il veicolo spaziale o il rover in tempo reale”, spiega Tiago.

L’ESA controllerà le comunicazioni tra Rosalind Franklin e la piattaforma di superficie Kazachok durante i loro primi giorni su Marte. Nell’ambito del programma ExoMars, il Trace Gas Orbiter, che circonda Marte da quasi quattro anni, fungerà da piattaforma di trasmissione dati per supportare le comunicazioni.
Poche settimane dopo l’atterraggio, e solo quando la piattaforma di superficie sarà sicura e in grado di operare in modo indipendente, l’ESA cederà il controllo di Kazachok a Roscosmos.

Il programma ExoMars

Il programma ExoMars è uno sforzo congiunto tra la Roscosmos State Corporation e l’ESA. Oltre alla missione 2022, include il Trace Gas Orbiter (TGO) lanciato nel 2016. Il TGO sta già fornendo importanti risultati scientifici ottenuti dai propri strumenti scientifici russi ed europei e trasmettendo dati dal rover Curiosity Mars della NASA e dal lander InSight. Il modulo trasmetterà anche i dati della missione ExoMars 2022 una volta che arriverà su Marte.