Il Mars Exploration Rover (MER) Opportunity ha da qualche settimana cominciato il suo decimo anno sulla superficie di Marte. L’avventura del rover marziano della NASA, piena di dati scientifici di rilievo e scoperte storiche, cominciò infatti con una carambola rimbalzando su un airbag fino al piccolo cratere Eagle il 24 gennaio 2004.
“È fantastico, non ci saremmo mai aspettati questo tipo di risultati”, ha dichiarato Pete Theisinger il direttore originale del progetto MER al Jet Propulsion Laboratory, in California. Theisinger ha ricoperto lo stesso ruolo anche per il nuovo rover Mars Science Laboratory/Curiosity.
Pete Theisinger, project manager sia dei Mars Exploration Rovers che di Mars Science Laboratory. (c) NASA
Grazie alla scelta fortunata del sito di atterraggio, ci è voluto poco più di un mese per il team scientifico di Opportunity per arrivare alla scoperta storica che la superficie del Meridiani Planum era stata un tempo satura di acqua e potenzialmente favorevole al sostentamento della vita. I cinque strumenti scientifici della missione Athena, gestita dalla Cornell University, rivelarono infatti che il rover era atterrato “su quella che un tempo era la linea di costa di un mare salato su Marte”, secondo le parole di Steve Squyres, al tempo Principal Investigator del progetto MER per la Cornell University.
Da allora “Oppy” ha lavorato su Marte per un tempo 36 volte superiore ai 90 giorni previsti dalle specifiche di progetto originali, viaggiando per più di 35 km contro una distanza iniziale richiesta dal progetto prima del lancio di circa 700 metri. L’Athena Science Payload funziona ugualmente ininterrottamente da poco meno di un decennio.
Opportunity fu il primo dei due MER ad essere costruito, ma fu lanciato, ed è atterrato su Marte, per secondo. Il suo rover gemello, Spirit, dopo aver trascorso anch’esso 6 anni di scoperte di un passato umido per il pianeta rosso, è rimasto insabbiato nel marzo 2010, dopo di che è entrato in ibernazione e definitivamente dichiarato morto nel marzo del 2011 dopo circa 1300 tentativi falliti per ristabilire le comunicazioni. Se Spirit non fosse rimasto insabbiato, e quindi impossibilitato a posizionare in maniera ottimale i pannelli solari per ricaricare le batterie, forse il JPL avrebbe potuto festeggiare i 10 anni su Marte per ben due rover in diversi emisferi.
Durante lo sviluppo del rover “credevamo che l’accumulo di polvere sui pannelli solari e la risultante situazione energetica non ci avrebbe permesso di sopravvivere al primo inverno marziano”, ha dichiarato Theisinger al sito SpaceRef.com. “Ma i dust devils a sorpresa che hanno ripulito i pannelli solari dalla polvere, insieme alla decisione di muovere il rover su versanti esposti a nord [in direzione del sole] e l’utilizzo della modalità di ibernazione durante gli inverni hanno fatto miracoli. Siamo particolarmente impressionati dalle prestazioni dei motori [montati su ognuna delle sei ruote]. Durante lo sviluppo avevamo l’impressione che la tipologia di motori a spazzole utilizzati fosse un altro fattore che ne avrebbe limitato la vita operativa”. Theisinger ha aggiunto che le preoccupazioni riguardo l’affidabilità dei motori elettrici a spazzole avevano indotto i responsabili del programma Mars Science Laboratory (MSL), iniziato poco tempo dopo l’atterraggio su Marte di Spirit e Opportunity, a optare per l’utilizzo di motori brushless per le ruote ben più grandi di Curiosity.
“Nonostante ciò, i motori a spazzole su Opportunity hanno fatto un gran bel lavoro”, ha detto Theisinger, aggiungendo che Opportunity ha avuto in effetti un problema ad una delle ruote anteriori che ha indotto spesso i tecnici NASA a far muovere il rover all’indietro per evitare di utilizzare la ruota anche per sterzare. “Ma considerando le condizioni di temperatura estremamente fredde, questo non è certo sorprendente”. “Sono passati nove anni, e queste cose sono fuori al freddo (fino a -80°) con variazioni termiche estreme, eppure si sono comportate estremamente bene”, ha dichiarato. “La missione stessa è stata liscia. La capacità di guidare il rover al di fuori dell’ellisse di atterraggio era qualcosa che non pensavamo sarebbe mai accaduto. Dal punto di vista scientifico, prima dell’atterraggio, pensavamo sempre a quali studi scientifici avremmo potuto fare all’interno dell’ellissi di atterraggio”.
Opportunity cattura la sua ombra in un tardo pomeriggio marziano del 2012. (c) NASA/JPL-Caltech/Cornell/Arizona State Univ.
“Con motori a spazzole tradizionali devi commutare la corrente nei motori in maniera tale da muovere il motore nella direzione giusta. Questo è possibile grazie a delle spazzole di materiale conduttore sulla parte rotante che fanno sì che la corrente scorra sempre nella direzione giusta. Nel caso di motori brushless, questi commutano la corrente in maniera elettronica, senza bisogno di contatti striscianti che usurano la parte interessata”. Sempre secondo Theisinger, “l’usura è un problema per i motori a spazzole perché sui motori di Opportunity non c’è lubrificazione. Non ci aspettavamo certo che l’atmosfera di anidride carbonica a 6 mililbar fosse sufficiente alla lubrificazione, ma forse lo è”.
“È opinione comune nell’ambiente che per missioni di lunga durata un motore a spazzole non sia la scelta giusta per un rover. Quello che voglio sottolineare è che pensavamo che questa scelta fosse un fattore limitante per la vita dei MER, ma invece non è andata così”. Per Curiosity, costruito fin dall’inizio per una durata molto maggiore, la scelta di motori brushless era obbligatoria, sempre secondo Theisinger, nonostante la necessità di aggiungere i necessari controlli elettronici per gestire la corrente nei motori. “Quando è cominciato il programma MSL, Spirit ed Opportunity erano appena atterrati, quindi non è che avessimo l’esperienza che abbiamo adesso”.
“Curiosity dovrebbe durare un bel po’. Potrebbe sopravvivere 36 volte le sue specifiche di 2 anni? No, ma nessuno si sorprenderebbe se andasse avanti almeno 5-6 anni. Accidenti, non so neanche se io ce la farò a durare altri 5-6 anni”, ha dichiarato il project manager veterano. Theisinger ha anche dichiarato di essere nella pre-Fase A nello studio relativo al nuovo rover marziano da lanciare nel 2020, che dovrebbe essere in larga parte simile a Curiosity con il suo sistema di atterraggio sky-crane. Un team scientifico è in fase di formazione per stabilire gli obiettivi della missione entro quest’estate, verso quello che Theisinger spera porti al tradizionale processo di sviluppo che prevede la Preliminary e la Critical Design Review per gli strumenti selezionati.
“Una buona parte del rover del 2020 utilizzerà gli stessi elementi software e hardware di Curiosity. Noi speriamo che molto di tutto ciò possa essere prodotto direttamente dai progetti di Curiosity e che si possa procedere al resto piuttosto velocemente, a seconda del tipo di finanziamento che otterremo”, ha dichiarato Theisinger, mentre Curiosity si preparava a utilizzare per la prima volta la sua piccola trivella.
Nel frattempo, dall’altra parte di Marte, il rover veterano Opportunity sta esplorando il crinale di Cape York sul bordo del cratere Endeavour, dove argille formate da acque neutro-alcaline sarebbero state più favorevoli alla vita rispetto ai siti in cui i MER hanno già trovato evidenza passata di acque maggiormente acide.
