Inserimento dei 39 tubi portacampione nel ventre del rover. Crediti: Nasa/Jpl-Caltech
Perseverance lo è di nome e di fatto, il rover del programma Nasa Mars 2020 programmato per il lancio fra poco più di 40 giorni – nella finestra dal 17 luglio al 5 agosto 2020, per la precisione. Ambizioso e determinato come la squadra di ingegneri e scienziati del Jet Propulsion Laboratory della Nasa che, nonostante le difficoltà di questi mesi, lavora per completare il più complesso, sofisticato e incontaminato meccanismo mai concepito per lo spazio: il Sample Caching System – letteralmente, il sistema di raccolta dei campioni marziani. L’obiettivo della missione è di raccogliere almeno una dozzina di campioni e riportarli sulla Terra nell’arco di una decina d’anni.
Dopo sette anni di lavoro preparatorio, il 20 maggio scorso, presso il Kennedy Space Center in Florida, il team di Perseverance ha caricato gli ultimi 39 dei 43 tubi di campionamento a bordo del rover assieme al sistema di stoccaggio – i primi quattro erano stati precedentemente integrati in altre sedi. L’integrazione del sistema segna una tappa fondamentale verso il lancio del rover.
Sulle orme degli astronauti di Apollo 11, che per la prima volta hanno portato a Terra un campione di suolo proveniente da un altro corpo celeste, il Sample Caching System ha lo scopo di raccogliere e conservare i primi campioni di roccia provenienti da un altro pianeta. Il tutto però con la piccola limitazione di non poter contare su braccia e gambe, diversamente dagli astronauti della missione Apollo Neil Armstrong e Buzz Aldrin.
Una fase del test del Sample Caching System. Crediti: Nasa/Jpl-Caltech
È un lavoro di squadra anche quello che si appresta a compiere il Sample Caching System di Perseverance, che raccoglie sotto un unico nome la collezione e collaborazione di diversi robot. Situate nella parte anteriore del rover, le unità che si occuperanno della raccolta di campioni di suolo marziano sono tre. La prima è avvitata alla parte anteriore del telaio del rover: si tratta un braccio robotico di due metri a cinque snodi munito di una grande torretta che include un trapano a percussione rotante per raccogliere campioni del nucleo di roccia marziana e regolite – roccia sgretolata dalla granulometria eterogenea e polvere. Il secondo robot sembra un piccolo disco volante costruito nella parte anteriore del rover. Si tratta di un carosello, ed è l’intermediario fondamentale per tutte le transazioni dei campioni di Marte: dapprima fornirà le punte di trapano e i tubi di campionamento vuoti al trapano e successivamente sposterà i tubi pieni di roccia nel telaio del rover per la valutazione e l’elaborazione. Il terzo e ultimo robot del Sample Caching System è il braccio di manipolazione del campione – lungo mezzo metro e denominato dal team “braccio T. Rex”. Situato nella pancia del rover, raccoglie i tubi di campionamento trasportati dal carosello, spostando le provette del campione tra le stazioni di stoccaggio e di documentazione.
Per poter funzionare, l’intero sistema prevede una coordinazione temporale svizzera fra le varie componenti. Un orologio a più di tremila ingranaggi. «Sembra molto, ma si comincia a capire la necessità di tale complessità se si considera che il Sample Caching System ha il compito di perforare autonomamente la roccia di Marte, estrarre i campioni del nucleo intatti e poi sigillarli ermeticamente in vasi ipersterili che sono essenzialmente privi di qualsiasi materiale organico di origine terrestre che potrebbe alterare le analisi future», spiega Adam Steltzner, ingegnere capo per la missione Mars 2020 Perseverance presso il Jpl. «In termini di tecnologia, è il meccanismo più complicato e sofisticato che abbiamo mai costruito, testato e preparato per il volo spaziale».
Operativamente, dopo aver raccolto un cilindro intatto di roccia marziana tramite un piccolo carotaggio, il braccio porta il campione verso carosello – il secondo robot – che lo preleva e lo trasferisce all’interno del rover. Qui interviene un altro piccolo apparecchio, che sposta il campione attraverso lo spazio di valutazione, dove vengono prese alcune immagini, viene sigillato e infine depositato nel sito di archiviazione. Il tutto avviene in modo automatico e indipendente, nell’arco di alcune ore.
Come ogni componente del rover, il Sample Caching System è stato creato in due versioni, un modello di prova che rimarrà a terra e quello che volerà verso Marte. «Il modello ingegneristico di prova è identico al modello di volo, ed è nostro compito cercare di romperlo», dice Kelly Palm, l’ingegnere responsabile dell’integrazione del sistema e dei test di Perseverance al JPL. «Lo facciamo perché preferiamo vedere le cose consumarsi o rompersi sulla Terra piuttosto che su Marte. Così mettiamo alla prova il modello ingegneristico per comprendere meglio come usare il suo gemello di volo su Marte».
Non lasciare nulla al caso significa, per il team, usare diverse rocce per simulare diversi tipi di terreno marziano. Esse vengono trivellate da varie angolazioni per simulare qualsiasi situazione in cui il rover potrebbe trovarsi e qualsiasi condizione nella quale il team scientifico potrebbe voler raccogliere un campione.