".....il pianeta Marte non è un deserto di arido sasso; esso vive, e la sua vita si manifesta alla superficie con un insieme molto complicato di fenomeni, ed una parte di questi fenomeni si sviluppa su scala abbastanza grande per riuscire osservabile agli abitatori della Terra."
G.V.Schiaparelli , 1893
La missione NASA Mars Surveyor 98, è iniziata con il lancio delle due sonde Mars Climate Orbiter e Mars Polar lander. Le sonde sono state lanciate, rispettivamente, l' 11 dicembre 1998 e il 3 gennaio 1999. Se tutto andrà per il meglio, avremo un'enorme quantità di nuovi dati sul pianeta Marte. Questi si aggiungeranno a quelli recentemente raccolti dal Mars Pathfinder e dal Global Surveyor. Il Global Surveyor è ancora in piena attività in orbita marziana e, anzi, sta per iniziare la fase più importante del suo lavoro di ricerca scientifica. Il 99 sarà dunque un anno di grandi passi in avanti nella conoscenza di questo affascinante pianeta. Riportiamo nel seguito un riassunto di obiettivi e attività della missione Mars Surveyor 98.
Obiettivi del Progetto
Tempistica della missione
Riassunto della missione Mars Climate Orbiter
ll Mars Climate Orbiter è stato lanciato l' 11 Dicembre 1998 a bordo di un razzo Delta 7425. Arriverà su Marte nel Settembre 1999. Non appena il terzo stadio del Delta avrà completato la sua spinta, la sonda si separerà da esso, i pannelli solari si apriranno e verranno indirizzati verso il sole, mentre la rete di radiotelescopi "Deep Space Network" incomincerà ad acquisire dati. Durante la prima fase del volo, i contatti con la Terra verranno mantenuti mediante l'antenna a medio guadagno (Medium Gain Antenna).
Circa 15 giorni dopo il lancio è stata eseguita la manovra maggiore di correzione di rotta. Questa serve per eliminare errori di spinta della fase di lancio e per aggiustare la localizzazione del punto di avvicinamento della sonda a Marte. Potranno essere necessarie fino a 3 piccole manovredi correzione durante il rimanente volo, al fine di dirigere la sonda verso il corretto punto di avvicinamento a Marte per l'inserzione in orbita. Tutte le manovre di correzione sono eseguite grazie a piccoli razzi ad idrazina. Quando la distanza geocentrica aumenta durante il viaggio, la comunicazione con la sonda si sposta verso l'antenna ad alto guadagno (high gain antenna).
All'arrivo a Marte, nel Settembre 1999, il motore principale dell'Orbiter verrà impiegato per inserire la sonda in un'orbita ellittica di cattura. Questo motore a due propellenti funzionerà per circa 16 minuti, fino all'esaurimento dell'elemento ossidante caricato al suo interno. Un minuto dopo, verrà eseguita una manovra aggiuntiva mediante i razzi ad idrazina, se necessario per ridurre ulteriormente il periodo dell'orbita. Ci si attende che la risultante orbita di cattura abbia un periodo non superiore alle 29 ore ed una altezza del periapside pari a 160 Km. Al primo apoapside dell'orbita finale di cattura, avverrà una manovra per abbassare il perapside, in preparazione del frenamento atmosferico (aerobraking). Durante i successivi due mesi, l'energia dell'orbita sarà ridotta tramite successivi passaggi attraverso l'atmosfera di Marte, controllati tramite piccole manovre di aggiustamento nei pressi dell'apoapside. Al termine del frenamento, due manovre trasferiranno l'Orbiter nella sua orbita finale di mappatura, quasi sincrona con il sole, con un nodo discendente corrispondente approssimativamente alle ore 4 pomeridiane. Ciò accadrà qualche tempo prima dell'arrivo del Mars Polar Lander, nel Dicembre del 1999.
Durante la missione di superficie del Mars Polar Lander, prevista di 3 mesi, l'Orbiter farà da supporto per la trasmissione di comandi e dati, ed inoltre compirà una piccola parte di esperimenti scientifici dall'orbita Dopo ave completato questa fase di supporto per il Lander, nel febbraio del 2000, l'Orbiter inizierà la sua fase di mappatura. Durante questo periodo verrà condotto uno studio sistematico e giornaliero dell'atmosfera oltre che una documentazione fotografica della superficie per un anno marziano (687 giorni terrestri). Le apparecchiature scientifiche montate in direzione del nadir consistono del Pressure Modulator Infrared Radiometer (PMIRR) e del Mars Color Imager (MARCI). Una volta completata la missione, l'Orbiter sarà disponibile come ponte radio per le future missioni su Marte, per approssimativamente altri 3 anni.
Riassunto della missione Mars Polar Lander
La sonda Mars Polar Lander è stata lanciata il 03 Gennaio 1999 a bordo di un razzo Delta 7425 ed arriverà su Marte nel Dicembre 1999. Come per l'Orbiter, all'esaurimento del combustibile del terzo stadio fa seguito il dispiegamento ed il distacco della sonda. Dopo la separazione, i pannelli solari si aprono e puntano verso il sole, mentre inizia l'acquisizione dei dati tramite la rete DSN. Durante tutto il viaggio, i contatti vengono mantenuti tramite l'antenna a medio guadagno, ed i pannelli solari restano puntati verso il sole (con un piccolo scostamento nella prima parte del volo). Approssimativamente 15 giorni dopo il lancio, viene eseguita la manovra più importante di correzione di rotta. In funzione dell'ampiezza della manovra, può essere necessario dividerla in due manovre più piccole. Fino a 4 più piccole manovre addizionali potrebbero essere necesarie durante il resto del volo, inclusa una manovra da eseguire sette ore prima della discesa, per un controllo finale dell'angolo di ingresso. E' previsto un monitoraggio quasi simultaneo del Lander in avvicinamento e di un Orbiter intorno a Marte (il Mars Climate Orbiter oppure il Mars Global Surveyor), al fine di garantire una navigazione di avvicinamento molto precisa.
Qualche minuto prima dell'ingresso in atmosfera, lo stadio di crociera, che ha ospitato il Lander durante il suo viaggio interplanetario, verrà separato dallo scudo protettivo che contiene il Lander. Subito dopo la separazione, i due New Millennium Microprobes si libereranno dallo stesso stadio di crociera e scenderanno al suolo indipendentemente dal Mars Polar Lander. Durante l'ingresso in atmosfera, il Mars Polar Lander verrà rallentato da uno scudo e da un paracadute del tipo impiegato per il Mars Pathfinder. Diversamente dal Mars Pathfinder, il Mars Polar Lander userà dei razzi per effettuare una discesa controllata. Durante la discesa Il Mars Descent Imager (MARDI) raccoglierà immagini della superficie.
Il punto di discesa previsto si trova nel terreno stratificato nei pressi del polo sud, fra 74°S e78°S di latitudine, meno di 1000 km dal polo sud. Questa area subisce l'avanzamento e l'arretramento stagionale della calotta polare sud, e può contenere informazioni chiave a rigurado della storia climatica di Marte. L'atterraggio avverrà durante la primavera dell'emisfero sud di Marte. Le attività del primo giorno di discesa comprenderanno tutti i dispiegamenti [dei pannelli solari, dell'antenna a medio guadagno, di altre apparecchiature su asta], un controllo della funzionalità, la fissazione delle telecomunicazioni, ed attività scientifiche critiche. Il Lander è equipaggiato con un'antenna UHF per il collegamento alla Terra mediante il Mars Climate Orbiter e/o il Mars Global Surveyor, e per la ricezione dei comandi da Terra tramite il Mars Climate Orbiter. E' anche disponibile un collegamento diretto a Terra tramitel'antenna a medio guadagno, per una duplicazione dei comandi ed il ritorno dei dati.
Gli strumenti che verranno usati dal Lander sulla superficie comprendono il Mars Volatiles and Climate Surveyor (MVACS) , che eseguirà analisi in situ per sondare il tema "Storia del clima e delle sospensioni atmosferiche su Marte", ed il LIDAR fornito dall'Agenzia Spaziale Russa. Il MVACS comprende esperimenti di meteorologia, di documentazione fotografica, di analisi chimica del suolo. Un braccio robotizzato verrà impiegato per scavare un solco e raccogliere campioni del suolo da analizzare. Gli studi comprendono una ricerca di ghiaccio nei pressi della superficie e di possibili registrazioni superficiali dei cambiamenti climatici ciclici, oltre che uno studio dei processi fisici chiave in relazione ai cicli stagionali dell'acqua, dell'anidride carbonica e della polvere su Marte. Ci si attende che il Lander possa operare sulla superficie per circa 3 mesi.
L'esplorazione di Marte mediante sonde interplanetarie dura ormai da 40 anni. Nel seguito riportiamo tutte le missioni che sono state dirette all'esplorazione del pianeta rosso. L'elenco dimostra come sia stato difficile e impegnativo raggiungere la conoscenza che oggi continuiamo ad approfondire.
Elenco delle missioni interplanetarie destinate all'esplorazione di Marte, precedenti la Mars Surveyor 98.
Non ha raggiunto l'orbita terrestre.
Non ha raggiunto l'orbita terrestre.
La sonda non è riuscita a lasciare l'orbita terrestre, dopo che l'ultimo stadio del razzo è esploso.
Le comunicazioni radio con la sonda si sono interrotte durante il viaggio.
Non è riuscita a lasciare l'orbita terrestre.
Tentativo di sorvolo di Marte. I pannelli solari non si aprirono, impedendo il sorvolo. Il Mariner 3 è ora in orbita solare.
Il Mariner 4 arrivò a Marte il 14 luglio 1965 e sorvolò il pianeta entro 9920 Km dalla superficie. Inviò 22 foto ravvicinate che mostravano una superficie cosparsa di crateri. Si confermò che la sottile atmosfera è composta da anidride carbonica con una pressione di 5-10 mbar. Fu rilevato un piccolo campo magnetico. Il mariner 4 è ora in orbita solare.
Contatto radio perso durante il viaggio.
Il Mariner 6 arrivò a Marte il 24 Febbraio 1969 e passò entro 3437 Km dalla regione equatoriale del pianeta. I Mariner 6 e 7 eseguirono misure delle temperature superficiali e atmosferiche, della composizione superficiale, e della pressione atmosferica. Inoltre, furono eseguite più di 200 fotografie. Il Mariner 6 è ora in orbita solare.
Il Mariner 7 arrivò a Marte il 5 Agosto 1969, e passò entro 3551 Km dalla regione polare sud del pianeta. I Mariner 6 e 7 eseguirono misure delle temperature superficiali e atmosferiche, della composizione superficiale, e della pressione atmosferica. Inoltre, furono eseguite più di 200 fotografie. Il Mariner 7 è ora in orbita solare.
Non ha raggiunto l'orbita terrestre.
Non ha lasciato l'orbita terrestre.
Il Lander Mars 2 lander venne rilasciato dall'orbiter il 27, 1971. Si schiantò al suolo poichè il suo razzo frenante si guastò - nessun dato venne raccolto ed fu la prima volta che la superficie di Marte venne modificata dall'uomo. L'orbiter inviò dati fino al 1972.
Il Mars 3 arrivò a Marte il 2 Dicembre 1971. Il lander venne rilasciato e si realizzò con successo la prima discesa sul suolo di Marte. Il lander si guastò dopo aver inviato 20 secondi di dati video all'orbiter. L'orbiter del Mars 3 inviò dati fino all'Agosto del 1972. Fece misure della temperatura superficiale e della composizione atmosferica.
Il Mariner 9 arrivò a Marte il 3 Novembre 1971 e venne inserito in orbita il 24 Novembre. Questa fu la prima sonda degli USA ad entrare in orbita intorno ad un pianeta, esclusa la Luna. Al momento del suo arrivo era attiva sul pianeta un'enorme tempesta di sabbia. Molti degli esperimenti scientifici vennero ritardati finchè la tempesta non si calmò. La sonda riprese le prime immagini ad alta risoluzione di Phobos e Deimos. Vennero scoperte strutture a forma di letto di fiume e di canale. Il Mariner 9 è ancora in orbita marziana.
Il Mars 4 arrivò a Marte nel Febbraio 1974, ma non riuscì ad entrare in orbita a causa di un guasto nel suo motore frenante. Volò oltre il pianeta, entro 2200 Km dalla superficie. Inviò alcune immagini e qualche dato.
Il Mars 5 entrò in orbita intorno a Marte il 12 Febbraio 1974. Acquisì immagini e dati in vista delle missioni Mars 6 e 7.
Il 12 Marzo 1974, Mars 6 entrò in orbita e sganciò il suo lander. Il lander inviò dati atmosferici durante la discesa, ma si guastò durante il percorso di discesa.
Il 6 Marzo 1974, Mars 7 non riuscì ad entrare in orbita intorno a Marteed il lander mancò il pianeta. Entrambi si trovano ora in orbita solare.
I Viking 1 e 2 furono progettati a partire dalle sonde Mariner. Essi consistevano di un orbiter e di un lander. L'orbiter pesava 900 kg ed il lander 600 kg. Il Viking 1 entrò in orbita intorno a Marte il 19 Giugno 1976. Il lander toccò il suolo il 20 Luglio 1976 sulle lande occidentali della Chryse Planitia. Entrambi i lander trasportavano esperimenti per la ricerca di microorganismi marziani. Si stanno ancora dibattendo i risultati di questi esperimenti. I lander fornirono dettagliati panorami a colori del terreno marziano. Essi inoltre registrarono il clima marziano. Gli orbiter mapparono la superficie del pianeta, acquisendo più di 52.000 immagini. L'orbiter del Viking 1 fu disattivato il 7 Agosto 1980, quando esaurì il propellente per il controllo della quota. Il lander del Viking 1 fu erroneamente disattivato il 13 Novembre 1982, e le comunicazioni non furono più ristabilite.
I Viking 1 e 2 furono progettati a partire dalle sonde Mariner. Essi consistevano di un orbiter e di un lander. L'orbiter pesava 900 kg ed il lander 600 kg. Il Viking 2 entrò in orbita intorno a Marte il 24 Luglio 1976. Il lander toccò il suolo il 7 Agosto 1976 nella Utopia Planitia. Entrambi i lander trasportavano esperimenti per la ricerca di microorganismi marziani. Si stanno ancora dibattendo i risultati di questi esperimenti. I lander fornirono dettagliati panorami a colori del terreno marziano. Essi inoltre registrarono il clima marziano. Gli orbiter mapparono la superficie del pianeta, acquisendo più di 52.000 immagini. L'orbiter del Viking 2 fu disattivato il 25 Luglio 1978 quando esaurì il propellente per il controllo della quota. Il lander del Viking 2 utilizzò l'orbiter del Viking 1 come mezzo di collegamento radio, e fu disattivato allo stesso tempo dell'orbiter, il 7 Agosto 1980.
La sonda Phobos 1 venne inviata per studiare la luna di Marte Phobos. Fu perso a causa di un comando erroneo durante il viaggio verso Marte, il 2 Settembre 1988.
Il Phobos 2 arrivò a Marte e fu inserito in orbita il 30 Gennaio 1989. L'orbiter si spostò entro 800 Km da Phobos e quindi si guastò. Il lander non scese mai su Phobos.
Le comunicazioni con il Mars Observer vennero perse il 21 Agosto 1993, appena prima dell'inserimento in orbita.
Il Mars Global Surveyor è stato lanciato il 7 Novembre 1996 ed ha raggiunto Marte il 12 Settembre 1997. Fino al gennaio 1999 la sonda ha operato correttamente inviando una serie di dettagliate fotografie della superficie marziana, con risoluzioni superiori a tutte le precedenti. La sua operatività completa è posticipata nel tempo, a causa di un periodo più lungo del previsto per stabilizzarne l'orbita in forma circolare, polare. La sonda dovrebbe operare fino al febbraio del 2000 per mappare l'intera superficie del pianeta. Quindi potrà continuare ad operare come ponte radio con la Terra per le nuove missioni interplanetarie.
Il Mars '96 consisteva di un orbiter, 2 landers, e due penetratori del suolo che dovevano raggiungere il pianeta nel Settembre 1997. Il razzo che trasportava il Mars 96 partì con successo, tuttavia, quando entrò in orbita, il quarto stadio del razzo si accese prematuramente e lanciò il razzo in una corsa sfrenata. Il razzo si schiantò nell'oceano all'incirca tra le coste del Cile e l'Isola di Pasqua. La sonda si inabissò portando con sé 270 grammmi di plutonio-238.
Il Mars Pathfinder arrivò a Marte il 4 Luglio 1997 e colpì la superficie alle ore 16:57 UT alla velocità di circa 18 m/s. La sonda rimbalzò per circa 15 metri in aria, rimbalzando altre 15 volte e rotolando prima di arrestarsi approssimativamente 2,5 minuti dopo l'impatto, a circa 1 Km da primo punto di caduta. Il sito di discesa fu nella regione Ares Vallis, a 19.33 N, 33.55 W e fu denominato Sagan Memorial Station. Un rover a 6 ruote, denominato Sojourner, si spostò sulla superficie marziana il 6 Luglio alle ore 05:40 UT. Il Mars Pathfinder inviò 2.6 miliardi di bits di informazioni, incluse oltre 16.000 immagini dal lander e 550 immagini dal rover, oltre che più di 15 analisi chimiche di rocce e numerosi dati sul vento ed altri parametri atmosferici. L'ultima trasmissione fu il 27 Settembre 1997, l' ottantatreesimo giorno di missione dalla discesa sulla superficie. Questa è la seconda missione NASA della serie a basso costo.
Il Japan's Institute of Space and Astronautical Science (ISAS) ha lanciato questa sonda il 4 luglio 1998 per studiare l'ambiente marziano. Dovrebbe entrare in orbita marziana nell'agosto 1999.
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