Una seconda chance per Exomars Rover “Rosalind Franklin”

Tra le conseguenze più pesanti sui programmi scientifici di ESA causate delle sanzioni internazionali alla Russia in seguito all’invasione dell’Ucraina, si può certamente annoverare l’annullamento della missione ExoMars Rover / Kazačok. La drastica decisione era stata presa dal Consiglio dell’ESA nel luglio 2022 dopo la sospensione avvenuta a marzo dello stesso anno. Ne è conseguita la cancellazione del lancio previsto per settembre 2022 e il congelamento di ogni attività a esso correlata. Così rover e lander hanno definitivamente separato le loro strade, con il primo sospeso nel limbo di un futuro incerto e il secondo in attesa della restituzione a Roskosmos.

Fortunatamente ESA non si è data per vinta, dando il via a una fitta serie di colloqui con gli stati membri dell’ESA per chiedere, di fatto, di “mettere mano al portafogli” e fornire le risorse per dare al progetto ExoMars Rover una seconda chance. Pochi mesi dopo, nel Consiglio ministeriale del novembre 2022 è arrivata la conferma tanto attesa, cioè la disponibilità a finanziare una nuova missione marziana, denominata ExoMars Rosalind Franklin Mission.

L’impatto della guerra in Ucraina sulla missione

La guerra in Ucraina ha avuto un impatto notevole sulla missione ExoMars Rover. Il veicolo spaziale era pronto per essere spedito a Bajkonur nell’aprile 2022, ma il trasferimento è stato interrotto a causa dell’invasione e della conseguente cessazione della collaborazione con Roskosmos, partner che avrebbe fornito lanciatore e piattaforma di atterraggio, oltre che servizi di ricezione dati a Terra.

Per quanto concerne l’hardware, si è verificato un deleterio effetto domino: i vari componenti, ormai pronti per l’integrazione finale, dovevano essere restituiti a ciascuno degli ex partner. Gli elementi di proprietà di ESA sono stati accuratamente immagazzinati e posti sotto manutenzione conservativa, mentre i contributi russi quali la piattaforma di atterraggio Kazačok e alcuni strumenti scientifici del rover dovevano essere in qualche modo rimpiazzati. I due strumenti russi a bordo del rover verranno smontati e restituiti alla Russia insieme al resto dell’hardware del Russian Descent Module. L’ESA sta valutando la possibile sostituzione di almeno uno di questi due strumenti, lo spettrometro a infrarossi, con un’unità europea. Lo spettrometro di neutroni non verrà sostituito. Il nuovo lander non avrà un pacchetto scientifico.

Il lanciatore Proton prenotato per ExoMars sarebbe invece stato usato per qualche altra missione. Naturalmente doveva anche essere definita una nuova opportunità di missione, con una finestra di lancio fissata per ottobre 2028.

Guardando ai team di controllo, l’impatto è stato altrettanto devastante. La grande delusione era tangibile, dati gli sforzi pluriennali per portare finalmente al lancio una missione che aveva già subito una serie di rinvii per difficoltà tecniche importanti. Le energie dei vari team sono però state presto riconvogliate nella ricerca di possibili nuovi scenari grazie ai quali salvare la missione dalla completa cancellazione.

Queste ricerche hanno dato buoni frutti, e grazie a un rover dotato di tecnologie ancora all’avanguardia, esiste ora un piano credibile per modificare e integrare Rosalind Franklin per una futura spedizione marziana. ESA e i suoi partner industriali hanno dunque cinque anni di tempo per aggiornare e riqualificare il rover.

Lo possiamo ricostruire…

Le industrie degli stati membri di ESA hanno dunque deciso di investire nel futuro della sfortunata missione marziana, prendendosi carico della sostituzione del lander Kazačok con una piattaforma “made in Europe” sulla quale integrare alcune componenti inizialmente destinate al lander russo, quali il computer di bordo già qualificato, l’altimetro radar doppler e il sistema di paracadute. Il resto del modulo di discesa sarà costituito dall’aeroshell, dalla piattaforma e dal modulo di atterraggio e dal sistema di uscita del rover.

Come accennato, a differenza di Kazačok, per ragioni di tempo a disposizione e di costi la nuova piattaforma non sarà dotata di strumenti scientifici veri e propri, fatta eccezione per alcuni sensori ingegneristici e telecamere montate sul modulo di discesa EDL. Il suo unico compito sarà quindi di portare il rover su Marte e consentirne il dispiegamento e l’uscita. Il lander, non dotato di pannelli fotovoltaici, cesserà di funzionare pochi Sol dopo l’atterraggio, una volta che il rover avrà dispiegato con successo dei pannelli solari e iniziato a comunicare con la Terra.

Anche il sistema di propulsione regolabile utilizzato per la decelerazione finale del lander prima dell’atterraggio su Marte, le unità a radioisotopi utilizzate per riscaldare il rover una volta su Marte e il lanciatore per portare la missione su Marte, devono essere tutti riconsiderati, ma un aiuto in questo senso sembrerebbe in arrivo da oltre oceano.

Il ritorno di NASA

L’agenzia spaziale statunitense, già coinvolta nella fase iniziale dello sviluppo del programma ExoMars Lander e poi subentrata da Roskosmos per ragioni di di budget, sembra voler dare una mano ai partner europei. Innanzitutto lo spettrometro di massa della NASA, che fa parte del carico utile Mars Organic Molecule Analyzer (MOMA), si trova già a bordo del rover ExoMars Rosalind Franklin. La NASA sta ora lavorando al finanziamento di ulteriori contributi che includono il servizio di lancio, gli elementi del sistema di propulsione necessari per far atterrare il rover Rosalind Franklin e le unità di riscaldamento a radioisotopi. Un primo fatto concreto è l’inserimento di una richiesta di 30 milioni di dollari specificamente destinati a ExoMars nella proposta di budget per il 2024 attualmente all’esame del Congresso degli Stati Uniti.

La difficile strada verso Marte

Modificare e riqualificare il nuovo lander di produzione europea richiederà tra i 3 e i 4 anni. Le migliori opportunità di lancio verso Marte si verificano ogni due anni, quando la Terra e Marte sono allineati in modo ottimale. La prima opportunità concreta di lancio per la missione Rosalind Franklin è stata identificata nel 2028, con una traiettoria di trasferimento Terra-Marte non particolarmente ottimale della durata di due anni. Queste tempistiche sono il miglior compromesso oggi ottenibile dato da un lato il tempo necessario per costruire e certificare gli elementi della missione necessari, e dall’altro le condizioni ambientali attese sulla superficie marziana.

ESA vuole infatti avere a disposizione almeno sei mesi di operazioni prima dell’inizio dell’inverno nell’emisfero settentrionale di Marte, quando l’atmosfera è generalmente più polverosa e possono verificarsi tempeste globali di sabbia a livello planetario. Adottare un profilo di trasferimento più lungo ha consentito di programmare l’atterraggio in un momento favorevole per svolgere la missione del rover, piuttosto scegliere una traiettoria più rapida ma troppo vicina all’inizio della “Global Dust Season”, un evento in cui la sopravvivenza del rover non può essere garantita.

I primi dati scientifici

Se tutto andrà secondo i programmi i primi dati scientifici inviati dal rover al Rover Operations Control Center di Torino, in Italia, dovrebbero arrivare già nell’ottobre 2030, subito dopo l’atterraggio. Il rover si dispiegherà e uscirà sulla superficie di Marte entro dieci Sol dopo l’atterraggio, iniziando immediatamente la messa in servizio delle sue apparecchiature parallelamente all’esplorazione scientifica iniziale come l’acquisizione di immagini del terreno. La prima perforazione in profondità della superficie marziana è prevista per un mese circa dopo l’atterraggio.

Fonti: ESA