Ecco perchè Schiaparelli si è schiantato su Marte

Lo schianto di Schiaparelli è stato causato da un piccolo dettaglio non considerato nella fase di progettazione, che su Marte si è rivelato fatale. È questo, in sintesi, quanto emerso dall’inchiesta dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA) sullo schianto della sonda, avvenuto il 19 ottobre 2016 nelle pianure marziane di Meridian Planum.

Il report finale sulla sorte di Schiaparelli è stato pubblicato dall’ESA il 24 maggio e conferma e integra la ricostruzione già emersa nel rapporto preliminare di novembre.

Rispetto alla precedente pubblicazione, tuttavia, il rapporto del 24 maggio individua con precisione la cause prime dello schianto, la cui dinamica degli eventi ha preso avvio per un’apertura non simmetrica del paracadute, che ha dato uno “strattone” alla sonda fino ad un’inclinazione di 165°.

L’Unità di misura inerziale (inertial measurement unit, IMU) ha quel punto è andato in saturazione ha illuso il sistema di guida della sonda di essere già sulla superficie di Marte. Di conseguenza, Schiaparelli ha staccato il paracadute e acceso i retrorazzi per soli tre secondi: purtroppo il lander dell’ESA era ancora a 3,7 chilometri d’altezza, con l’impatto con il suolo che è arrivato 33 secondi più tardi a 540 chilometri all’ora.

Le fasi dell’atterraggio di Schiaparelli; Credits: ESA/ATG Media Lab

I perchè

Dopo aver ricostruito i dettagli della sorte di Schiaparelli, uno degli obiettivi del report è stato capire perché il paracadute non si è aperto correttamente e perché l’IMU è andato in saturazione.

Per quanto riguarda il paracadute, subito dopo l’incidente, l’Agenzia Spaziale Italiana (ASI), responsabile della sonda e del Prime contractor Thales Alenia Space Italia, aveva puntato il dito sul fatto che l’ESA avesse prima affidato il test ad un’azienda «non dotata – secondo l’ASI – di esperienza specifica sufficiente» e poi cancellato la prova.

Nel report, in realtà, si legge che il test subsonico noto come High Altitude Drop Test non sarebbe stato in grado di predeterminare il comportamento del paracadute, che si è aperto quando la sonda era in regime supersonico (a Mach 2,05), vicina alla forbice massima di apertura prevista (tra 1,80 e 2,07 Mach). Il test, in sostanza, fatto ad un velocità di gran lunga inferiore, sarebbe stato tutto sommato inutile.

Il luogo dello schianto di Schiparelli ripreso dalla sonda NASA Mars Reconnaissance Orbiter; Credits: NASA/JPL/ESA

Al contrario, avrebbero potuto aiutare a capire il comportamento del paracadute, sviluppato anch’esso in Italia da AeroSekur, altri tipi di valutazioni, che però non sono state effettuate. In particolare, durante la fase di modellazione dell’atterraggio di Schiaparelli sono state compiute numerose simulazioni Monte Carlo, un metodo computazionale basato sul campionamento casuale, per prevedere la traiettoria di apertura del paracadute. Tuttavia, lo scenario che si è realmente creato durante la discesa verso la superficie marziana non è mai stato modellizzato.

Secondo la commissione d’inchiesta, quindi, i test Monte Carlo si sono dimostrati di fatto inutili e sarebbero invece state preferibili valutazioni basate sull’approccio dello «scenario peggiore», come fa, per esempio, la NASA. Di conseguenza, «poichè una tale dinamica non era attesa, la saturazione dell’IMU non è stata presa in considerazione come evento».

L’unità di misurazione inerziale è sostanzialmente un giroscopio e nel caso di Schiaparelli è stato fornito dall’azienda americana Honeywell. Da un punto di vista tecnico l’IMU non ha registrato malfunzionamenti e ha svolto correttamente il suo lavoro. Il problema, tuttavia, è stato innescato dalla sensibilità del sensore in se’, che in caso di saturazione rimane sostanzialmente bloccato per un secondo. Nel momento in cui ha ricevuto lo “scossone”, Schiaparelli si è inclinato, ma ha poi immediatamente ritrovato l’assetto. In quel frangente l’IMU è andato in saturazione, non registrando più dati. Tuttavia, se l’unità avesse avuto una sensibilità inferiore al secondo sarebbe stata in grado di capire che l’inclinazione era solo momentanea.

Ricostruzione artistica del rover di ExoMars 2020; Credits: ESA

Secondo il report, la persistenza della saturazione dell’IMU è stata la «causa principale» del fallimento dell’atterraggio di Schiaparelli. In fase progettuale però, la mancata modellizzazione di «scenario peggiore» non ha mai messo in luce la possibilità di una saturazione dell’IMU.

Se fosse emersa, probabilmente il Prime contractor avrebbe potuto scegliere un’unità inerziale più sensibile (prodotta sempre da Honeywell), con un grado di apprezzamento più preciso. Secondo il report quindi, «tra il Prime contractor e il fornitore è mancata la specificazione e la messa a fuoco di alcuni parametri critici di missione» ed è «mancato un rigoroso approccio di verifica».

Verso il 2020

Il report dà anche alcune indicazioni per la missione Exomars 2020, che porterà su Marte una rover mobile. Nello sviluppo della seconda missione, che avrà due paracadute, i tecnici dell’ESA e di Thales Alenia Space dovranno basare i loro modelli più su dati reali e su modellazioni «worst case»,  piuttosto che sulle simulazione Monte Carlo.

Un cambio d’approccio in sostanza che però, è bene ricordare, deriva molto dall’esperienza sul campo. E, almeno in parte, Schiaparelli serviva proprio per questo.

Inoltre, la commissione dell’ESA auspica una migliore gestione dell’intero progetto, che vedrà l’importante partecipazione della Russia (come già, relativamente al lancio, la prima missione). In particolare, andranno definiti chiaramente i compiti e e le responsabilità, stabilendo al meglio come gestire l’integrazione tra i gruppi di lavoro che si occupano delle diversi componenti.