Missioni 'Flagship'

Si tratta di missioni di carattere fondamentale, per il miglioramento delle conoscenze scientifiche e tecniche in preparazione a una missione umana. Le prime missioni Flagship ad essere approvate per gli studi industriali dal Comitato dei Partecipanti Aurora sono le missioni ‘ExoMars ‘ e ‘Mars Sample Return’.

ExoMars

ExoMars è la prima missione Flagship del Programma Aurora ad essere valutata. Il suo obiettivo è quello di caratterizzare più dettagliatamente l’ambiente biologico di Marte, in preparazione alle missioni robotiche e all’esplorazione umana. I dati della missione forniranno inoltre spunti estremamente preziosi per studi più ampi di esobiologia, la scienza che ricerca la vita su altri pianeti.

Questa missione richiede lo sviluppo di un orbiter per Marte, di un modulo di discesa e di un rover per Marte. L’orbiter dovrà essere in grado di raggiungere il pianeta ed entrare nella sua orbita. A bordo vi sarà il rover, all’interno di un modulo di discesa.

Dopo il rilascio e l’atterraggio sulla superficie di Marte, l’orbiter si trasferirà in un’orbita più adatta nella quale sarà in grado di funzionare come un satellite di trasmissione dati. Inizialmente verrà utilizzato per la trasmissione dati del rover di ExoMars ma la sua funzionalità potrebbe essere estesa per servire future missioni.

Il modulo di discesa per Marte porterà il rover in una particolare posizione utilizzando un dispositivo frenante gonfiabile o un sistema a paracadute. Entrambi i sistemi sono sufficientemente robusti per sopportare le sollecitazioni dell’ingresso in atmosfera e la loro l’accuratezza nell’atterraggio sarà sufficiente per questa missione.

Utilizzando pannelli solari convenzionali per generare l’elettricità, il Rover potrà spostarsi di alcuni chilometri sulla superficie rocciosa di colore rosso-arancione di Marte. Il veicolo sarà in grado di funzionare autonomamente impiegando il software di bordo e di navigare grazie ai sensori ottici. Compresi nella sua strumentazione per studi esobiologici, pari a ca. 40 kg, ci saranno un sistema di trivellazione leggero, un dispositivo di campionamento e trattamento e un kit di strumenti scientifici per la ricerca di segni di vita passata o presente.

Per riuscire nell’impresa ExoMars avrà bisogno di tecnologia avanzata nelle seguenti aree:

• sistemi rover
• sistemi di atterraggio
• un dispositivo di frenata gonfiabile
• alimentazione
• autonomia e navigazione

Sebbene costituisca una notevole sfida tecnologica per l’industria europea e canadese, questo implementerà molti anni di sviluppo tecnologico sia a livello ESA sia a livello nazionale.

Missione ‘Mars Sample Return’ (o di ritorno di campioni da Marte)

Per effettuare questa complessa missione Flagship sono necessari cinque veicoli spaziali: uno stadio di trasferimento Terra/Marte, un orbiter per Marte, un modulo di discesa, un modulo di risalita e un veicolo di rientro sulla Terra. Quando l’orbiter si troverà in un’orbita a bassa altitudine intorno a Marte, il modulo di discesa verrà rilasciato, raggiungendo la superficie del pianeta. A bordo della piattaforma di atterraggio del modulo di discesa vi saranno un dispositivo per la raccolta di campioni e un veicolo di risalita.

Terminata la raccolta dei campioni di suolo marziano, questi ultimi verranno caricati sul veicolo di risalita. Questo verrà poi lanciato in orbita intorno al pianeta per il rendezvous con il veicolo di rientro che, al termine dell’incontro, ritornerà sulla Terra lungo una traiettoria balistica con i preziosi campioni a bordo. Questi saranno poi protetti e isolati in un struttura ‘di conservazione’ approntata per evitare la contaminazione dei campioni e consentire ai ricercatori di analizzarli in sicurezza.

Un dispositivo di frenata gonfiabile simile a quello proposto per la missione ExoMars sarà probabilmente utilizzato per la discesa nell’atmosfera marziana. Per il rientro nell’atmosfera terrestre è previsto un sistema a paracadute o con dispositivo gonfiabile.

Saranno necessarie diverse nuove tecnologie per realizzare questa missione pionieristica. Queste comprendono il sistema di atterraggio su Marte, il veicolo di risalita da Marte, il sistema di rendezvous nell’orbita di Marte e il veicolo o la capsula di rientro sulla Terra. In linea di principio, tutte possono essere sperimentate in un ambiente vicino al nostro pianeta, ad eccezione della valutazione finale del sistema di rendezvous e attracco che dovrebbe essere effettuato preferibilmente nell’orbita di Marte. La tecnologia necessaria per questa missione Flagship sarà sviluppata durante una serie di missioni arrow a carattere tecnologico.

Alcuni fattori importanti che influenzano la struttura e lo sviluppo della missione sono:

• Sito di atterraggio Può rimanere incerto per un po’ di tempo, fino a che la conoscenza delle caratteristiche geochimiche, biologiche ed ambientali di Marte non migliori grazie a ulteriori missioni sul pianeta. Questo significa che la struttura del veicolo dovrà essere sufficientemente robusta per sopportare le caratteristiche di diversi siti di atterraggio, che saranno selezionati in una fase successiva del programma.
• Dimensione dei campioni Un campione di suolo da 500 grammi è ritenuto conforme alle raccomandazioni dell’International Mars Exploration Working Group (IMEWG).
• Raccolta dei campioni Sarà necessario un trapano in miniatura per raccogliere i campioni di suolo marziano a una determinata profondità. I campioni saranno prelevati dall’area sottostante allo strato superiore di suolo, dato che se ne prevede la totale sterilità dovuta all’elevato livello di radiazioni. Tale livello sarà elevato poiché, a differenza dell’atmosfera terrestre, quella di Marte non filtra le radiazioni. Probabilmente segni di passate forme di vita non potranno esser trovati sulla superficie, a causa dell’elevato grado di ossidazione che distrugge le biofirme identificabili.
• Protezione dei campioni Per proteggere i campioni sarà necessario prendere misure adeguate. Da un lato sarà necessario evitare la contaminazione di Marte da parte di organismi provenienti dalla Terra e dall’altro sarà essenziale assicurarsi che nessun organismo marziano, se ne esistono, contamini il nostro pianeta.

Se tutto va secondo i piani, questa missione stimolante e complessa potrebbe essere lanciata già nel 2011.