Nella serata di lunedì 26 novembre si concluderà il lungo viaggio verso Marte della sonda InSight (acronimo per Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport) e su quel pianeta sarà operativo un nuovo avamposto scientifico. A differenza dei rover marziani che negli anni scorsi l’hanno preceduta, InSight non se ne andrà in giro per la superficie del Pianeta rosso, ma dalla sua postazione di lavoro a Elysium Planitia (a cavallo dell’equatore marziano) proverà a svelarci la struttura interna di Marte.

Studiare l’interno di Marte

Il lungo cammino di InSight verso Marte iniziò lo scorso 5 maggio dalla base aerea di Vandenberg, in California. Per garantire alla sonda la spinta necessaria venne scelto l’Atlas V, uno dei più potenti vettori disponibili per le missioni interplanetarie, lo stesso che, nel 2005, portò a destinazione il Mars Reconnaissance Orbiter. Dopo quasi sette mesi di volo spaziale, InSight è giunta a destinazione e nella serata di lunedì 26 novembre concluderà la sua lunga rincorsa con un tuffo da brividi nella rarefatta atmosfera di Marte e posandosi sulla superficie del pianeta.

Non sarà una missione come quelle alle quali siamo abituati. InSight non è dotata di ruote per spostarsi sulla superficie di Marte, ma avrà tre solide gambe che le garantiranno una collocazione stabile, condizione indispensabile per portare a compimento i suoi ambiziosi progetti. A bordo della sonda, costruita dalla Lockheed Martin, vi sono solamente due strumenti scientifici: il sismografo SEIS e il misuratore del profilo di calore HP³.

Lo strumento SEIS, acronimo per Seismic Experiment for Interior Structure, è un sofisticato sismografo alla cui costruzione ha lavorato l’Agenzia spaziale francese CNES in collaborazione con altri enti scientifici. Potrà sembrare curioso, ma è dai tempi delle missioni Viking (metà degli anni Settanta) che uno strumento di questo tipo trova posto sulle sonde destinate a studiare la superficie di Marte. È pur vero che a metà degli anni Novanta venne lanciata la sonda russa Mars 96, tra i cui compiti vi era anche quello di indagare la struttura interna di Marte e la sua attività sismica, ma per un guasto al razzo vettore la sonda si disintegrò nel Pacifico di fronte alle coste peruviane. A quarant’anni di distanza dalle prime – e non molto attendibili – rilevazioni sismiche dei Viking, dunque, potremo finalmente avere indicazioni precise e attendibili. Il sismometro registrerà non solo gli impulsi e le onde sismiche generate dai terremoti marziani, ma anche quelli riconducibili agli impatti dei meteoriti e persino quelli imputabili a particolari fenomeni climatici.

Nel cuore di SEIS vi sono tre pendoli incredibilmente sensibili ai quali spetta il compito di rilevare i più piccoli movimenti della superficie marziana. Gli spostamenti della parte mobile del pendolo saranno misurati in modo molto preciso grazie a sensori elettronici e, applicando costantemente un meccanismo di feedback alla parte in movimento rispetto alla sua posizione di equilibrio, si potrà ulteriormente aumentare la precisione della misurazione. Lo strumento appoggerà direttamente sul suolo di Marte e il suo livellamento (cruciale per le misurazioni) è assicurato da un sistema di equilibratura motorizzato.

Il secondo strumento scientifico a bordo di InSight, costruito dall’Agenzia spaziale tedesca DLR, è il misuratore di flusso termico chiamato HP³. Praticamente si tratta di un penetratore dotato di sensori di temperatura in grado di spingersi fino a una profondità di circa 5 metri. Le sue rilevazioni potranno permetterci di determinare il gradiente geotermico del pianeta, informazione chiave se si vuole stabilire la sua struttura interna e la possibile origine di quel calore.

Oltre alle missioni scientifiche demandate ai due strumenti appena illustrati, la missione InSight prevede anche un terzo esperimento: si tratta dell’esperimento RISE (Rotation and Interior Structure Experiment) condotto dal JPL utilizzando il sistema di comunicazione del lander. Tracciando con estrema precisione la posizione di InSight, sarà possibile determinare in modo estremamente accurato il periodo di rotazione di Marte e le oscillazioni del suo Polo Nord nel corso dell’orbita attorno al Sole.

Osservazioni che, unite a quelle raccolte dagli altri strumenti, ci daranno informazioni dettagliate sulle dimensioni del nucleo ricco di ferro del pianeta, aiutandoci anche a comprendere se quel nucleo è liquido e quali altri elementi, oltre al ferro, vi possano essere presenti.

Sette minuti di terrore

La fase di atterraggio sulla superficie di Marte è la parte più rischiosa dell’intera missione. Non è un caso che gli ingegneri della NASA si riferiscano a questi momenti cruciali delle missioni verso il Pianeta rosso con il termine di “sette minuti di terrore”. Praticamente, alle 20:47 ora italiana del 26 novembre, InSight entrerà nella parte superiore dell’atmosfera marziana sfrecciando a circa 5,5 chilometri al secondo; opportunamente ruotata, la capsula in cui è racchiusa la sonda sarà posizionata in modo che lo scudo termico possa proteggere il prezioso contenuto dissipando il calore provocato dall’attrito con l’atmosfera marziana. Ancor più critico dell’enorme velocità, sarà l’angolo d’ingresso in atmosfera: dovrà necessariamente essere di 12,5 gradi per non correre il rischio che la sonda rimbalzi sul guscio atmosferico e si perda nello spazio, oppure finisca col trasformarsi in una palla infuocata. Si tratterà di una fase piuttosto turbolenta, durante la quale piccoli retrorazzi avranno il compito di stabilizzare la discesa della navicella.

La successiva azione frenante spetterà all’enorme paracadute (una ventina di metri di diametro) che verrà fatto aprire a circa 9 km di quota. Per quanto rarefatta, l’atmosfera di Marte riuscirà a gonfiare il paracadute diminuendo ulteriormente la velocità di caduta di InSight. A quel punto la sequenza delle operazioni diventerà ancora più incalzante: una quindicina di secondi dopo il dispiegamento del paracadute, con la velocità ormai ridotta a 123 metri al secondo, la sonda si libererà dello scudo termico; dieci secondi più tardi potrà estrarre e mettere in posizione le tre gambe che la sosterranno una volta giunta sulla superficie e, dopo altri cinque secondi, entrerà in funzione il radar incaricato di sovrintendere alle operazioni finali di discesa.

A 1300 metri di quota, con velocità di discesa ancora intorno ai 60 metri al secondo, InSight si libererà del paracadute e della parte superiore dello scudo e accenderà i tre retrorazzi (ciascuno composto da quattro elementi) che, con potenti getti di idrazina, ridurranno ulteriormente la velocità. Al loro spegnimento, a una cinquantina di metri di quota, la sonda si muoverà con velocità di poco superiore ai 2 metri al secondo e l’impatto al suolo verrà assorbito senza danni dalle tre gambe. Sul nostro orologio saranno le 20:54 e solo allora potremo tirare un sospiro di sollievo per la positiva conclusione di quei sette minuti di terrore. Facile comprendere, insomma, come una sequenza così serrata di differenti operazioni ciascuna delle quali è cruciale per il successo finale tenga i responsabili di missione – ma anche i semplici appassionati – con il fiato sospeso. I più scaramantici possono fin d’ora incrociare le dita…

Per approfondire: il Press Kit della sonda InSight 

Per seguire in diretta l'evento: NASA TV (dalle 20 - ora italiana)