Marte e la sua luna Phobos
L’uscita ormai prossima del film The Martian riaprirà sicuramente anche presso il grande pubblico il sogno, o per alcuni la questione, dell’esplorazione umana di Marte. Dalle osservazioni di Schiaparelli prima e di Lowell, che dalle osservazioni dell’astronomo italiano prese lo spunto, nacque l’idea che Marte potesse essere un pianeta abitabile e forse abitato. Un’ipotesi che, per inciso, diede lo spunto a tutta la letteratura di fantascienza e che continuò fino ai giorni nostri, o quasi.
Fu infatti solo con le missioni spaziali, superando la barriera che l’osservazione astronomica da Terra impone con le misure che la scienza planetaria consente, che si fu in grado di stabilire che Venere, l’altro pianeta sospettato di essere abitabile, e Marte non ospitavano forme di vita visibili. Per Marte in particolare lo shock ci fu con le immagini che la prima missione americana, Mariner 4, che 50 anni fa raggiunse il pianeta. Mostravano, anche se a bassissima risoluzione, un pianeta arido, cosparso di crateri e totalmente privo dei “canali” visti da Schiaparelli e Lowell.
Da quel primo lontano fly-by ad oggi molte altre missioni si sono succedute. Dal 1960 ad oggi le missioni lanciate verso Marte sono state 41 tra sovietiche, di cui nessuna ha raggiunto l’obiettivo, e americane, anche loro con 5 insuccessi, e poi una europea, una indiana ed una giapponese. Ogni missione ha aumentato la conoscenza del pianeta, solo per ricordarne alcune: Mariner 9 con le prime immagini a colori, il primo atterraggio con successo de la vista di Marte dalla sua superficie con i Viking nel 1979, il primo rover Pathfinder, piccolo ma in grado di dimostrare di potersi muovere sulla superficie, Mars Express, la prima missione europea con a bordo uno strumento, il radar sounder italiano MARSIS, che ha aperto una nuova frontiera di ricerca, MSL un grande rover mosso da energia nucleare che sta dimostrando che si può pensare ad una mobilità estesa per le missioni future.
Ed il futuro, anche quello con astronauti che cammineranno sulla superficie del Pianeta Rosso, è quello che si sta ora iniziando a costruire. E’ vero che fino ad oggi non abbiamo l’evidenza che su Marte si sia sviluppatala vita, anche se in forma primitiva tipo quella dei batteri estremofili che con sorpresa abbiamo scoperto riescono a vivere anche nelle nicchie più ostili della Terra, ma è anche vero che abbiamo scoperto, e stiamo continuando a scoprire, che le condizioni geologiche necessarie ci sono state ad iniziare dalla presenza di acqua liquida sulla sua superficie ed anche della presenza di tutti i minerali necessari. Inoltre, grazie anche a strumenti sviluppati in Italia, si è potuto determinare che l’acqua, elemento essenziale per la sopravvivenza su lungo periodo dell’uomo, sia pure sotto forma di ghiaccio è abbondante. Ce lo hanno detto soprattutto i due radar sounder MARSIS e Sharad, sviluppati grazie all’ingegno di uno scienziato dell’Università la Sapienza, che ci ha lasciato da poco, il prof. Giovanni Picardi e dei suoi discepoli.
Quando il primo di questi strumenti del tutto innovativi capaci di fare la radiografia fino a chilometri di profondità e di determinare la presenza di ghiaccio o acqua nascosti nelle viscere del pianeta, fu proposto per la missione Mars Express eravamo nel 1996 durante una riunione del gruppo internazionale di coordinamento per l’esplorazione di Marte IMEWG. La riunione era al KSC in occasione del lancio di Pathfinder, c’era stato da poco l’ennesimo fallimento di una missione sovietica. Mars ’96, che aveva a bordo anche quattro strumenti europei, tra cui quello italiano PFS di Vittorio Formisano dell’INAF, tutti gli strumenti avevano dei modelli “spare” disponibili in laboratorio ed ESA propose di realizzare una missione, fast, per portarli su Marte e che c’era posto per altri due strumenti. ASI propose MARSIS che comunque dovette superare una dura selezione visti che come sempre c’erano altri forti competitori, e poi lo realizzò. Era una nuova frontiera che fu seguita rapidamente dalla proposta che l’ASI fece alla NASA per un secondo radar dello stesso tipo, anche se con frequenze leggermente diverse per ampliare il ritorno scientifico con una sinergia operativa tra i due, che portò al lancio il 12 agosto del 2005 di SHARAD, a bordo di MRO.
Oggi abbiamo una buona mappatura di Marte fino a circa 5 km di profondità, sappiamo dove sono le riserve di ghiaccio principali e che l’acqua contenuta nella sola calotta polare nord sarebbe sufficiente a ricoprire l’intero pianeta con un oceano dello spessore di 8 metri. Ora, e saranno le missioni in fase di sviluppo per il 2018 e 2020 dobbiamo cercare le riserve più prossime alla superficie. Questo è uno degli obiettivi che si pongono sia Exomars 2018 dell’ESA, che Mars 2020 della NASA. Exomars sarà il primo rover marziano equipaggiato con un drill, una trivella, capace di bucare fino a 2 metri di profondità, fare misure spettroscopiche all’interno del foro e dare campioni agli strumenti di bordo. Anche il drill è uno strumento made in Italy e lo spettrometro contenuto all’interno della sua punta di perforazione nasce dall’intuizione di un’altra scienziata italiana, prematuramente scomparsa, Angioletta Coradini dell’INAF. Un altro obiettivo di Exomars è cercare, nei campioni sottosuperficiali catturati dal drill e con l’utilizzo strumenti specifici, le tracce di elementi organici correlati alla vita per dirimere, si spera finalmente, la questione se c’è stata o c’è vita su Marte.
Mars 2020 si concentrerà soprattutto sull’estendere le ricerche geofisiche già condotte da MSL e in particolare, collezionare dei campioni da mettere in un contenitore sigillato che resterà disponibile sulla superficie di Marte aspettando una successiva missione, nel 2022 o 24, che li riporterà a sulla Terra. Il ritorno dei campioni a terra ha una duplice valenza: da un lato scientifica, la possibilità di analizzarli con strumentazioni che non possono essere portate su un altro pianeta ad esempio per effettuare la datazione assoluta, dall’altra dimostrare che è possibile fare un viaggio di andata e ritorno. Provare le tecnologie per ripartire dalla superficie di Marte e tornare sulla Terra è uno dei passi fondamentali per il successo dell’esplorazione umana. Molte altre cose si devono provare anche con gli astronauti e la strategia che ora si sta delineando inizia con un ruolo, diverso da quello prevalente fino ad oggi, per la ISS che può diventare il campo di prova per studiare il comportamento del corpo umano a lunghissime esposizioni all’ambiente spaziale, a cominciare dagli effetti della microgravità sulla circolazione del sangue e dei liquidi linfatici per periodi di un anno e più, alle tecnologie per la protezione dalla radiazione fino alle tecniche di rendez-vous e docking. Il passo successivo, che in effetti sarà progettato me realizzato in parallelo, sarà quello di sviluppare un nuovo lanciatore molto potente per realizzare un outpost in orbita circumlunare, catturare un asteroide ed far operare degli astronauti in un ambiente via via più lontano dalla Terra.
Dopo la Luna si prevede di andare in orbita intorno a Marte, operare da li, imparare ad andare e tornare nel modo più efficiente possibile e , finalmente, atterrare su Marte. La lista delle cose da fare è lunghissima e va dal realizzare nuove tute, nuovi attrezzi, rover per lo spostamento umano, moduli abitabili in grado anche di assicurare un adeguato schermaggio dalle radiazioni, realizzare impianti di produzione di energia anche per sciogliere il ghiaccio o alimentare le serre per la produzione di cibo, fino a realizzare un sistema di telecomunicazioni in grado di assicurare una capacità di collegamento continuo anche quando il Sole si frappone tra la Terra e Marte impedendo, come ora succede, di comunicare.
Stiamo parlando di un orizzonte temporale che potrebbe vedere l’atterraggio su Marte nella sconda metà degli anni trenta di questo secolo. Nel frattempo si faranno altre missioni più tipicamente scientifiche per meglio caratterizzare e capire i meccanismi fondamentali che hanno determinato l’evoluzione di Marte, e quindi anche capire meglio quelli che determinano l’evoluzione della Terra, al contempo affinando alcune tecnologie critiche. Il primo esempio di queste missioni è Exomars 2016 che vedrà il prossimo anno il primo vero lander europeo, non un piccolo esperimento scientifico come fu Beagle2, atterrare su Marte e un satellite entrare in orbita. L’italia è in prima fila in questo sforzo europeo e guida il consorzio di nazioni che sta consentendone la realizzazione. Italiani saranno i due esperimenti scientifici sul lander, che è stato denominato su proposta italiana Schiaparelli, che effettueranno misure chiave delle condizioni dell’atmosfera, a cominciare dal contenuto di polveri, durante la discesa e la permanenza sulla superficie. A forte partecipazione italiana è anche la camera ad alta risoluzione che è a bordo del TGO, ovvero il satellite, che consentirà di produrre una mappa ad alta risoluzione dell’elevazione della superficie di Marte aiutando così in maniera fondamentale la selezione dei futuri siti di atterraggio a cominciare da quello per il rover del 2018. L’industria italiana , TAS-I, cui è stato assegnato il ruolo di prime industriale per Exomars sta ora completando i test finali su Schiaparelli ed il TGO che saranno spediti, a fine autunno, in Russia per il lancio.
Il futuro dell’esplorazione di Marte sarà uno sforzo necessariamente internazionale cui l’Italia, con l’ASI e la comunità scientifica ed industriale, sta già guardando con attenzione. Abbiamo alle spalle una lunga tradizione di successo con gli strumenti scientifici ed una comunità scientifica al massimo livello mondiale, con la realizzazione di buona parte dell’area abitabile della ISS, con una grande tradizione di astronauti di riconosciuta capacità, una lunga tradizione di collaborazione internazionale dove l’Italia con l’ASI partecipa a tutti i board di progetto per l’esplorazione di Marte. Ci sono quindi tutte le condizioni per avere anche in questo scenario futuro dell’esplorazione di Marte, e dei necessari passi intermedi, un ruolo importante. Sarà lungo e c’è molto da lavorare non solo per noi ora, ma anche e soprattutto per le prossime generazioni.
*coordinatore scientifico dell’Agenzia Spaziale Italiana