Missione InSight: la “talpa” HP³ smetterà di scavare

Dopo mesi di infruttuosi tentativi, NASA ha deciso di rinunciare a ulteriori martellamenti del penetratore HP³, uno degli strumenti scientifici della missione marziana InSight.

Fin dal 28 febbraio 2019 la “talpa” ha cercato di aprirsi una strada nel sottosuolo di Marte, allo scopo di trascinare con sé ed estendere il più possibile uno speciale cavo a nastro che, punteggiato di sensori di temperatura, avrebbe dovuto misurare le proprietà termiche al di sotto della superficie.

Dopo essere scesa di alcuni centimetri, la talpa ha cominciato a inclinarsi e a rimbalzare all’indietro, come avesse incontrato uno strato di materiale troppo duro per essere perforato e troppo esteso per essere efficacemente aggirato. Dopo un ulteriore tentativo di perforazione da 500 colpi condotto domenica 9 gennaio, che non ha portato significativi progressi, il team di HP³ ha dichiarato ufficialmente la conclusione delle attività della talpa.

Parte dello strumento Heat Flow and Physical Properties Package (da cui l’acronimo HP³), la talpa è composta da un penetratore lungo 40 centimetri cui è collegato un cavo a nastro di 5 metri, lungo il quale sono disposti sensori di temperatura. Il concept dell’esperimento prevedeva un’efficace misura della temperatura del sottosuolo marziano a patto che la talpa riuscisse a scendere per almeno 3 metri sotto la superficie.

«Le abbiamo provate tutte, ma Marte e la nostra eroica talpa rimangono incompatibili», ha affermato Tilman Sphon dell’agenzia spaziale tedesca DLR, responsabile dello strumento. «Fortunatamente abbiamo imparato moltissime cose, che saranno di beneficio alle missioni che in futuro dovessero tentare di scavare sotto la superficie».

Mentre il lander di NASA Phoenix ha solo raschiato la superficie marziana, nessuna missione prima di InSight aveva tentato di studiare il sottosuolo. Questa capacità è importante per una serie di ragioni: futuri astronauti potrebbero dover scavare il terreno per raggiungere depositi di ghiaccio d’acqua, mentre gli scienziati sono interessati a studiare quanto sta sotto la superficie alla ricerca di potenziali forme di vita microbiche.

«Siamo molto orgogliosi della squadra che ha lavorato per tentare di portare la talpa nelle profondità di Marte. È stato bellissimo vederli impegnati a risolvere un problema a distanza di milioni di chilometri» ha detto Thomas Zurbruchen, amministratore associato di NASA per le ricerche scientifiche. «È questo il motivo per cui alla NASA ci assumiamo certi rischi. Dobbiamo ampliare i limiti delle tecnologie esistenti per scoprire cosa funziona e cosa no. In questo senso, abbiamo avuto successo: abbiamo imparato molte cose che beneficeranno future missioni su Marte e altri corpi celesti, e ringraziamo i nostri partner tedeschi della DLR per aver fornito lo strumento e la loro collaborazione».

Una dura lezione

Le inattese proprietà del suolo nelle vicinanze della sonda InSight terranno occupati gli scienziati per anni. Il design del penetrometro era basato sulle caratteristiche del suolo marziano rilevate dalle missioni precedenti, molto diverso da quelle poi effettivamente incontrate dalla talpa. Per due anni il team ha lavorato per adattare questo unico e innovativo strumento alle nuove circostanze.

«La talpa è uno strumento mai realizzato prima. Ciò che abbiamo tentato di fare (scavare tanto in profondità con uno strumento tanto piccolo) è senza precedenti» ha dichiarato Troy Hudson, uno scienziato e ingegnere presso il JPL che ha diretto gli sforzi per affondare la talpa nel sottosuolo marziano. «Aver avuto anche solo l’opportunità di lavorare all’esperimento fino alla sua conclusione è molto gratificante».

Oltre alle caratteristiche del terreno attorno a InSight, il team della missione ha acquisito una grande esperienza anche nel manovrare il braccio robotico. Nel tentativo di fornire a HP³ un migliore attrito con il suolo, il braccio robotico e la sua piccola benna sono stati usati in modi mai previsti in sede di progettazione: per esempio per spingere letteralmente la talpa nella giusta direzione. La precisa pianificazione dei movimenti e della pressione da applicare è stato un grande momento di crescita per il team.

La fine dell’esperimento HP³ non rappresenta però la fine di InSight, missione che NASA ha appena esteso e finanziato per altri due anni, fino alla fine del 2022. Il lander infatti è dotato di diversi altri strumenti scientifici, tra i quali spicca il sensibilissimo sismometro SEIS, che per ovvie ragioni non poteva essere messo in funzione contemporaneamente al penetrometro. Ad oggi SEIS ha già registrato oltre 480 terremoti marziani, e al fine di agevolare le sue misurazioni il team di HP³ userà nuovamente la benna del braccio robotico per seppellire il cavo a nastro e impedire che sue eventuali vibrazioni possano ridurre la qualità dei dati sismici raccolti.

Il punto di vista di Troy Hudson

Dietro ogni missione spaziale, e a supporto di ogni strumento scientifico, ci sono team di decine di individui che spesso hanno dedicato decenni della loro carriera alla progettazione, costruzione e supporto operativo di questi gioielli tecnologici. Per questo ci sembra opportuno riportare anche il punto di vista personale di Troy Hudson, ingegnere e scienziato del JPL a capo della squadra che ha cercato in tutti i modi di risolvere i problemi della talpa di HP³. Sono pensieri espressi in prima persona, e ci trasmettono tutta la passione di Hudson e dei suoi colleghi anche se espressa sotto forma di rapporto operativo.

In seguito al riposizionamento della benna del braccio robotico il Sol 734, nel dicembre 2020, il 9 gennaio 2021 (Sol 754) abbiamo comandato alla talpa di effettuare ulteriori 500 martellamenti. L’obiettivo di questo ultimo test “a talpa libera” era di vedere se la talpa, non più in contatto diretto con il braccio robotico, avrebbe fatto qualche significativo progresso nel proseguimento della discesa dopo le attività di riempimento del foro svolte negli scorsi due mesi. Anche se non ancora tutte le immagini del “video” ci sono state trasmesse da Marte, ne abbiamo a sufficienza per concludere che non si è verificato alcun apprezzabile movimento discendente della talpa, e che di conseguenza il test non ha avuto successo.

Dopo due anni costellati di problemi di vario tipo, questo è stato il nostro punto critico.

Nonostante gli sforzi eroici da parte di tutte le persone coinvolte nelle varie fasi del processo, e anche se la talpa rimane pienamente funzionante, Marte sembra essere un geloso guardiano dei suoi segreti.

Abbiamo osservato importanti cedimenti della regolite ai margini del foro, nei pressi del materiale spostato durante le precedenti campagne di scavo con la benna. Abbiamo anche notato un movimento laterale della cavo della talpa, un lievissimo cambiamento del suo orientamento (si è verticalizzata di 1 o 2 gradi) e l’espulsione “a fontana” di regolite dal terreno vicino al retro della talpa e al dorso della benna. Ma non sembrano esserci stati movimenti di discesa o risalita, a giudicare dalle tacche poste sul cavo a nastro.

Per poter continuare a usare la talpa come sensore di conduttività termica della regolite in risposta ai cambiamenti di pressione atmosferica stagionali, speriamo che rimanga coperta dalla regolite.

Il prossimo passo sarà ritirare il braccio robotico, e scattare immagini del sito per confermare quanto osservato e raccogliere ulteriori informazioni sul comportamento del suolo e della talpa. Se dovessimo verificare che l’ultima campagna di martellamenti ha scoperto il corpo della talpa, è possibile che dovremo procedere con un ulteriore scavo per assicurarci che ritorni a essere totalmente interrata. Altrimenti, il braccio robotico sarà disponibile per svolgere qualsiasi altra azione che la missione riterrà utile.

Nel prendere la nostra decisione, molti membri del team hanno avuto modo di esprimere i loro pensieri sull’epilogo dell’esperienza della talpa.

Non sono in grado di rendere giustizia ai loro sentimenti, e nemmeno di catturare e mettere nero su bianco le mie emozioni. Ma credo vi sia stato un consenso generale su questi punti:

• InSight è una famiglia. Abbiamo legato molto nel corso degli anni e nel superamento delle tante prove, e speriamo tutti di avere nuove occasioni di lavorare insieme. In effetti, InSight è il più grande esperimento di collaborazione cui abbia mai avuto il privilegio di partecipare. È stata la più grande opportunità, per me, di imparare i vari aspetti dell’esplorazione robotica di un altro pianeta.

• La talpa funziona! Nel suo complesso HP³ in generale e la talpa in particolare, sono meraviglie dell’ingegneria. Grazie a un instancabile lavoro, dai primi prototipi fino alle operazioni vere e proprie, abbiamo creato qualcosa di unico (cioè senza alcuna esperienza pregressa) che rimane robusto e funzionante, anche dopo due anni di esposizione all’ambiente marziano e 10.000 colpi.

• La sabbia… è dura. Quello che abbiamo sperimentato nel processo di soluzione delle anomalie è il “miglior” tipo di problemi che si potrebbe avere: il dispositivo si è comportato esattamente come da progetto… è stato Marte a deludere tutte le nostre aspettative. Abbiamo imparato moltissimi elementi utili a futuri tentativi di perforare la superficie di altri mondi. Il valore di queste scoperte non può essere sovrastimato.

• Dovevamo provarci. Ci sono stati molti momenti in cui le cose avrebbero potuto prendere una direzione diversa, interrompendo i nostri sforzi. Invece siamo davvero riusciti a provare qualsiasi cosa avessimo nel nostro limitatissimo arsenale di possibilità, da milioni di chilometri di distanza. Lo abbiamo fatto in modo logico e consapevole dei relativi rischi, e abbiamo capitalizzato un patrimonio di conoscenze pur rimanendo consci delle incertezze che ci trovavamo ad affrontare.

Per due anni ho cercato di approcciare tutto questo spassionatamente. Concentrandomi sui fatti, sui dati e sui limiti, ho cercato di tenere i miei sentimenti sotto stretto controllo. Ora che abbiamo raccolto tutti i risultati, posso finalmente iniziare a elaborare tutta questa esperienza. Le emozioni si susseguono a ondate, come maree.

Tutti sono stati incredibilmente di supporto, e hanno offerto punti di vista di grande valore. Per questo vi offro la più profonda gratitudine.

Dal canto mio, preferisco di gran lunga la collaborazione alla competizione. Preferirei aiutare qualcuno a tinteggiare casa piuttosto che farmi una partita a carte. Amo lavorare insieme alla costruzione di qualcosa. InSight è stata la più grande impresa cui abbia mai avuto il piacere di partecipare.

Troy Hudson

Fonte: NASA