L’atterraggio del rover della NASA su Marte, previsto quest’oggi, in una sequenza cruciale di “sette minuti di terrore“, richiederà un’entrata, una discesa e un atterraggio (EDL) attenti e precisi.
La missione Mars 2020, che comprende il rover Perseverance e l’ Ingenuity Mars Helicopter , è stata lanciata il 30 luglio 2020. Perseverance tenterà di atterrare all’interno del cratere Jezero, largo 45 chilometri, dopo aver speso circa sei mesi e mezzo di viaggio verso il Pianeta Rosso. Il rover cercherà i segni della vita microbica passata e dei possibili ambienti abitabili su Marte mentre raccoglierà campioni che potranno essere riportati sulla Terra da una futura campagna di missione.
Perseverance sta viaggiando su Marte in un modo simile al rover Curiosity della NASA nel 2012. Mentre la navicella spaziale naviga verso il Pianeta Rosso, il rover Perseverance e il suo stadio di discesa sono protetti all’interno di una capsula nota come aeroshell, che è attaccata all’anello-palco.
La fase di crociera presenta otto propulsori che sparano in momenti specifici per mantenere il veicolo spaziale in rotta verso Marte, oltre a pannelli solari che aiutano ad alimentare il veicolo spaziale e le antenne per comunicare con la Terra.
Di seguito è riportata una guida dettagliata su come questi componenti lavoreranno insieme per l’atterraggio storico di Perseverance su Marte.
Il rover Perseverance si avvicina a Marte
Il 16 febbraio, al Perseverance mancavano 3,9 milioni di chilometri, del suo viaggio di 470,8 chilometri, da percorrere e stava procedendo nello spazio ad una velocità di 79.330 km / h rispetto al sole.
Nelle ultime tre settimane prima dell’atterraggio, il controllo della missione si concentra sulle attività di navigazione, come la correzione della traiettoria del veicolo spaziale e la preparazione del veicolo per l’EDL.
Come si può notare dall’illustrazione, i pannelli solari sono visibili sulla parte superiore del palco della crociera, che aiutano a fornire energia oltre alla principale fonte di energia del veicolo spaziale, noto come generatore termoelettrico a radioisotopi multi-missione.
Separazione Aeroshell
L’aeroshell si separa dalla fase di crociera circa 10 minuti prima che Mars 2020 entri nell’atmosfera di Marte , come mostrato in questa illustrazione. Quindi, l’aerosol, che contiene il rover Perseverance e lo stadio di discesa, viaggia da solo sulla superficie marziana.
Misurando quasi 4,5 metri di diametro, l’aeroshell è costituito da due parti: il backshell e lo scudo termico, che protegge il veicolo spaziale dal bruciarsi nel calore estremo generato durante la discesa iniziale attraverso l’atmosfera del pianeta. L’aerodinamica dello scudo termico serve anche da “freno” per aiutare a rallentare il veicolo spaziale.
Entrare nell’atmosfera marziana
La fase EDL inizia quando il veicolo spaziale raggiunge la parte superiore dell’atmosfera marziana, a quel punto viaggia a circa 19.500 km / h. Circa 90 secondi dopo l’ingresso nell’atmosfera, si verifica il picco di decelerazione, durante il quale il veicolo spaziale rallenta fino a meno di 1.600 km / h.
Durante la sua discesa in superficie, l’astronave rallenta sfruttando la resistenza generata dal suo movimento nell’atmosfera marziana. L’aeroshell spara anche piccoli propulsori sul backshell per riorientarsi e assicurarsi che lo scudo termico sia rivolto verso il pianeta rosso mentre si immerge nell’atmosfera.
“Sette minuti di terrore”
EDL durerà circa sette minuti. Una volta iniziata la fase EDL, la navicella utilizza una tecnica chiamata ingresso guidato. Ci vogliono circa 14 minuti circa perché i segnali radio viaggino dal veicolo spaziale alla Terra, il che significa che il veicolo spaziale atterrerà su Marte senza alcun aiuto o intervento da parte delle squadre di terra della NASA – motivo per cui l’atterraggio del veicolo spaziale è stato definito “sette minuti di terrore “.
Lo scudo termico della navicella, rivolto verso il pianeta, resisterà al picco di riscaldamento di 2.370 gradi Fahrenheit (circa 1.300 gradi Celsius), 75 secondi dopo essere entrato nell’atmosfera.
Il paracadute di Perseverance
Circa quattro minuti dopo essere entrati nell’atmosfera marziana, il veicolo spaziale dispiegherà un paracadute supersonico dal suo aeroshell, come mostrato in questa illustrazione. Misurando 21,5 m di diametro, il paracadute si schiererà a un’altitudine di circa 11 km e una velocità di circa 1.512 km / h. Il paracadute aiuterà a rallentare il veicolo a circa 320 km / h.
Il paracadute verrà dispiegato utilizzando una nuova tecnologia chiamata Range Trigger, che aiuterà Mars 2020 a restringere l’area di atterraggio. Gli ingegneri della NASA hanno affermato che la tecnologia Range Trigger può ridurre le dimensioni dell’ellisse di atterraggio – un’area di forma ovale intorno al bersaglio di atterraggio – di oltre il 50%, il che significa che Perseverance impiegherà meno tempo per raggiungere la sua posizione di interesse rispetto a missioni precedenti che sono sbarcate su Marte.
Range Trigger regolerà autonomamente i tempi del lancio del paracadute in base alla posizione del veicolo spaziale e alla distanza dal suo bersaglio di atterraggio.
Perseverance all’interno del backshell
Successivamente, lo scudo termico si separerà e si staccerà dal backshell circa 20 secondi dopo che il paracadute è stato aperto. Il rover Perseverance e lo stadio di discesa rimangono nascosti all’interno del backshell della navicella, poiché il sistema di paracadute continua a rallentare la sua discesa sulla superficie marziana.
In preparazione per l’atterraggio, il radar di atterraggio del veicolo e il sistema di navigazione relativo al terreno – una nuova tecnologia di pilota automatico – inizieranno a valutarne l’altitudine, la posizione e la velocità per aiutare a guidare il rover verso un atterraggio sicuro su Marte.
La tecnologia Terrain-Relative Navigation è una novità per Perseverance e include un sistema di visione Lander, che utilizza una fotocamera rivolta verso il basso per scattare immagini durante la discesa, nonché un computer di bordo per elaborare le immagini e calcolare la posizione approssimativa del veicolo spaziale rispetto al suolo su una scala più ridotta rispetto alla precedente tecnologia di atterraggio consentita. Con questi dati, il nuovo sistema di navigazione può regolare il punto di contatto del rover per evitare condizioni di atterraggio non sicure.
Le tecnologie Range Trigger e Terrain-Relative Navigation rendono possibile l’atterraggio sul pavimento del cratere Jezero, dato il terreno comprende ripide scogliere, dune di sabbia, campi di massi e piccoli crateri da impatto.
Fase di discesa motorizzata
Quando la navicella raggiunge un’altitudine di 2,1 km, la fase del rover e della discesa si separerà dal paracadute e dal backshell. La fase di discesa è dotata di otto retrorocket a farfalla, o motori di atterraggio su Marte, che aiutano a rallentare il veicolo spaziale in preparazione per l’atterraggio sulla superficie di Marte.
Nell’illustrazione: la fase di discesa accende i motori durante l’ultimo minuto prima che Perseverance atterri sul Pianeta Rosso. A questo punto della sua discesa, la navicella sta viaggiando a circa 306 km / h. I motori di atterraggio aiuteranno a guidare il veicolo spaziale verso il suo obiettivo di atterraggio, livellarlo e quindi rallentare il veicolo alla sua velocità di discesa finale di circa 2,7 km / h.
Touchdown!
A circa 20 m da terra, o circa 12 secondi prima dell’atterraggio, una gru aerea farà scendere il rover in superficie in sicurezza. Tre cavi in nylon si estendono per 7,6 m sotto la fase di discesa per portare il rover a terra. Nel frattempo, il rover allungherà le gambe e porterà le ruote in posizione di atterraggio.
Una volta che il rover rileva che le sue ruote hanno toccato il suolo, taglierà i cavi che lo collegano alla fase di discesa, che poi volerà via e atterrerà in sicurezza lontano da Perseverance. Se tutto va secondo i piani, il rover inizierà la sua missione, di circa due anni, esplorando il cratere di Jezero.
Il primo elicottero interplanetario
L’elicottero Ingenuity Mars, attualmente attaccato alla pancia di Perseverance, si staccherà dal rover tra i 30 ei 90 giorni dopo l’atterraggio della navicella sul pianeta rosso. L’elicottero effettuerà alcuni voli di prova pionieristici per dimostrare che il volo robotico è possibile nei cieli di un altro pianeta.
Fonte: https://www.space.com/mars-rover-perseverance-landing-step-by-step-guide
