Al Hamal (اللأمل), in italiano Speranza e internazionalmente chiamata Hope, la prima sonda marziana realizzata da uno stato arabo, è finalmente arrivata allo spazioporto di Tanegashima in Giappone, da dove verrà lanciata la prossima estate a bordo di un vettore H-II A.
Precedentemente conosciuta come Emirates Mars Mission, la missione nasce nel 2015 in seno alla neonata United Arab Emirates Space Agency (UAESA o in arabo وكالةالإمارات للفضاء), con l’obbiettivo di arrivare in orbita marziana nel 2021 per festeggiare i 50 anni dalla fondazione degli Emirati, stimolare il neonato settore aerospaziale e ispirare le nuove generazioni.
Avendo alle spalle sei soli lanci di satelliti commerciali, avvenuti prima della nascita dell’agenzia spaziale, con Hope gli Emirati Arabi Uniti puntano direttamente a Marte, dove per ora solo Stati Uniti, Unione Sovietica, Europa e India sono riusciti ad arrivare (se tutto andrà bene anche la Cina si unirà al ristretto gruppo con la missione Tiān wèn-1).
Per riuscire nell’impresa gli Emirati non hanno voluto fare tutto da soli, come nel caso di India e Cina, partendo da zero e sviluppando lentamente le conoscenze e le tecnologie necessarie, ma intelligentemente si sono rivolti a chi da decenni invia satelliti e sonde nello spazio: gli statunitensi.
Ma anche qui la scelta è stata lungimirante perché non si sono rivolti ai grandi colossi aerospaziali, diventando dei clienti che comprano una sonda marziana, ma hanno avviato un processo di collaborazione con la University of Colorado di Boulder, la University of California di Berkeley e la Arizona State University, affiancando ai tecnici statunitensi una prima generazione di ingegneri arabi che si formeranno per le future missioni spaziali degli Emirati.
La University of Colorado, come partner principale dell’UAESA, partecipa con il noto Laboratory for Atmospheric and Space Physics (LASP), già impegnato nella missione MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution) della NASA, che opera in orbita marziana dal 2014.
«Questa sonda rappresenta una speranza in un futuro migliore per milioni di giovani arabi», aveva affermato lo Sceicco Mohammed bin Rashid Al Maktoum, vice Presidente degli EAU, primo ministro e governante di Dubai, che ha dato il nome al Mohammed bin Rashid Space Centre (MBRSC), istituto di Dubai dedito alle tecnologie spaziali. «Senza speranza non c’è futuro, non c’è realizzazione e non c’è vita. La missione darà un grande contributo alla conoscenza umana, sarà una pietra miliare per il mondo arabo e un grande investimento per le generazioni future. La civiltà araba in passato ha svolto un ruolo molto importante nel contribuire alla conoscenza umana, con la missione Hope puntiamo a ristabilire questo ruolo».
Dal 2015 ben 150 giovani ingegneri arabi, di cui una cinquantina donne, si sono trasferiti in Colorado per collaborare con oltre 200 tra ingegneri e scienziati statunitensi alla realizzazione della sonda, acquisendo nuove conoscenze che hanno condiviso con scuole e università in patria, con il coinvolgimento di oltre 10.000 studenti.
Nel febbraio scorso la sonda praticamente completa è stata trasferita dal Colorado al MBRSC di Dubai, per l’installazione dei due set di pannelli fotovoltaici ed essere sottoposta ai test finali. Infine lo scorso 20 aprile, con due settimane di anticipo, Hope ha intrapreso il viaggio verso il Giappone dove, dopo un periodo di quarantena dovuto al COVID-19, verrà caricata dei propellenti e accoppiata con il vettore H-II A.
Ecco gli obbiettivi scientifici, stabiliti in accordo con la comunità scientifica internazionale:
- caratterizzare lo stato della bassa atmosfera marziana su scala globale, rilevandone la variabilità geografica, giornaliera e stagionale;
- correlare la perdita di atmosfera con le condizioni locali della stessa;
- caratterizzare la struttura tridimensionale e la variabilità dell’esosfera marziana;
- osservare fenomeni meteorologici, inclusi cambi di temperatura e tempeste di sabbia, studiando la correlazione tra atmosfera e topografia;
- investigare i fenomeni di corrosione della superficie.
Lancio, navigazione e arrivo in orbita
Il lancio avverrà tra luglio e agosto 2020, con una finestra disponibile di 21 giorni, per mezzo del vettore giapponese H-IIA di Mitsubishi Heavy Industries, dallo Yoshinobu Launch Complex del Tanegashima Space Center sull’omonima isola nell’estremo sud del Giappone.
Dopo una breve fase di parcheggio in orbita terrestre per verificare tutti i sistemi dopo il lancio, l’upper stage del vettore si accenderà una seconda volta per accelerare la sonda e abbandonare il campo gravitazionale della Terra.
L’arrivo in orbita marziana è previsto tra gennaio e marzo 2021, inizialmente in un’orbita di cattura fortemente ellittica di 1.000 × 44.000 km, quindi con periasse molto vicina al pianeta, inclinata di 20° sull’equatore e periodo di 40 ore. Quest’orbita verrà mantenuta per circa una settimana per poter avviare e controllare il funzionamento degli strumenti scientifici che inizieranno quindi la loro operatività.
Nel corso del mese successivo l’orbita verrà corretta, alzando il periasse a 20.000 km e mantendo l’apoasse a 43.000 km, con inclinazione di 25° sull’equatore e periodo di 55 ore.
Quest’orbita molto ampia permetterà a Hope di avere una visione globale del pianeta, cosa impossibile alle altre sonde attualmente operative che operano in orbite molto ravvicinate.
La sonda
Realizzata negli Stati Uniti presso i laboratori della University of Colorado, ha un corpo di forma cubica di circa 3 m di lato, realizzato con pannelli di alluminio rinforzati a nido d’ape, con massa a pieno carico di circa 1.500 kg.
Due grandi set di pannelli fotovoltaici da 600 W totali forniscono l’energia elettrica a tutti i sistemi, mentre le comunicazioni con la Terra sono garantite da una grande antenna parabolica di 1,85 m ad alto guadagno e tre piccole a basso guadagno. La capacità di inviare e ricevere dati dalla Terra è garantita dalla rete NASA Deep Space Network.
Il controllo dell’assetto è garantito da quattro ruote di reazione, mentre per le manovre orbitali sono presenti otto piccoli propulsori alimentati a monometilidrazina.
Per determinare il proprio assetto la sonda utilizzerà tre piattaforme inerziali e due star trackers.
Gli strumenti scientifici
Per raggiungere gli obbiettivi scientifici previsti Hope avrà a bordo tre strumenti scientifici, tutti realizzati negli Stati Uniti.
EXI, Emirates eXploration Imager.
È una fotocamera multi banda in grado di acquisire immagini a 12,6 megapixel, in formato 4.096 × 3.072, con una risoluzione spaziale di 8 km. Un semplice sistema rotante seleziona il filtro da applicare per le osservazioni tra i tre filtri nell’ultravioletto e i tre nel visibile. Osservando l’atmosfera marziana EXI è in grado di determinare la presenza di vapore acqueo, ghiaccio, aerosol e ozono. Lo strumento è stato realizzato dal Laboratory for Atmospheric and Space Physics (LASP) della University of Colorado, in collaborazione con il Mohammed Bin Rashid Space Centre (MBRSC) di Dubai.
Il range spettrale dei sei filtri è UV1 (205–235 nm), UV2 (245–275 nm), UV3 (305–335 nm), blu (405–469 nm), verde (506–586 nm) e rosso (625–645 nm).
EMUS, Emirates Mars Ultraviolet Spectrometer.
È uno spettrometro ultravioletto in grado di misurare le emissioni di calore della termosfera marziana nel campo compreso tra 100–170 nm. In particolare lo strumento sarà in grado di determinare le molecole di idrogeno (102,6–121,6 nm), ossigeno (130,4–135,6 nm) e monossido di carbonio (140–170 nm) che sfuggono nello spazio esterno per opera del vento solare.
Lo strumento è stato realizzato dal Laboratory for Atmospheric and Space Physics (LASP) della University of Colorado.
EMIRS, Emirates Mars Infrared Spectrometer.
È uno spettrometro infrarosso in grado di determinare, con un range di 6–40 µm, i profili termici di ghiaccio, vapore acqueo e polveri nell’atmosfera di Marte. La risoluzione spaziale è di 300 km, quindi in grado di analizzare sia la bassa sia la media atmosfera.
Lo strumento, realizzato dalla Arizona State University in collaborazione con il MBRSC di Dubai, è in grado di compiere 20 osservazioni del pianeta per ciascuna orbita, quindi 60 osservazioni a settimana.
I dati scientifici della missione andranno a integrare quelli di MAVEN, colmando quindi alcuni vuoti. La sonda MAVEN ha determinato la velocità con cui l’atmosfera di Marte perde quasi due chili al secondo di gas per opera del vento solare; Hope completerà la ricerca andando ad analizzare singolarmente i singoli strati dell’atmosfera, compreso quello più prossimo al suolo. Queste informazioni sono essenziali per poter ricostruire il passato del pianeta, che da caldo e umido è diventato freddo e secco.
Supporto a Terra
Il Mission Operations Center (MOC), per la gestione della missione, e il Science Data Center (SDC), dove verranno ricevuti i dati della sonda, sono situati presso il MBRSC di Dubai. Il Mission Support Facility (MSF), che opererà a supporto del MOC, è situato presso il LASP in Colorado, mentre per quanto riguarda il supporto dei tre strumenti scientifici, le Instrument Team Facilities (ITFs) sono situate presso l’ente realizzatore.
La missione scientifica nominale dovrebbe durare due anni, cioè un anno marziano, a cui dovrebbero seguire due anni di missione estesa. Il termine della missione e decommissionamento della sonda dovrebbe avvenire nel 2025. Seguendo le direttive COSPAR (Committee on Space Research) per la protezione dei pianeti da eventuali germi, spore o altri organismi di origine terrestre, Hope rimarrà in orbita marziana fino alla fine dell’esistenza del Sistema Solare, cioè almeno 4,5 miliardi di anni.
La missione Hope sarà il primo passo di un ambizioso programma a tappe incrementali che in 100 anni porterà alla fondazione di una colonia umana su Marte, secondo il progetto Mars 2117, presentato ed avviato dagli Emirati Arabi Uniti nel 2017.
Fonte: UAESA, MBRSC.
