ESA e NASA insieme per la futura Mars Sample Return Mission

Lo scorso 5 luglio ESA ha ufficialmente affidato ad Airbus il compito di studiare la fattibilità del Sample Fetch Rover e dell’orbiter marziano per il ritorno a Terra dei campioni.
https://www.airbus.com/newsroom/press-releases/en/2018/07/Airbus-wins-two-ESA-studies-for-Mars-Sample-Return-mission.html

La missione dovrĂ  comunque essere approvata definitivamente dal consiglio ministeriale degli stati membri del prossimo anno.

Ad inizio ottobre, in ESTEC, Jan Wörner scherzava sul fatto che l’unica cosa decisa e chiara di questa complicatissima missione è l’atterraggio della capsula. Nello Utah. :grinning:
Ora si aggiunge qualche dettaglio a ciò che già sappiamo. Vediamo il riassunto che ci propone The Sciencemag:

2020 / 2021
A Luglio 2020 parte il rover Mars 2020 di NASA e atterra nel Jezero crater nel 2021. Fa un massimo di 43 piccoli carotaggi di fango essiccato di max 20 g, li custodisce in provette che un po’ tiene a bordo, un po’ appoggia a terra.

2026
Nel 2026 parte un altro lander di NASA che porta con sé un razzo che dovrà lasciare la superficie marziana e il rover-corriere di ESA. L’intero carico sarà più pesante di Curiosity e Mars 2020 messi insieme, si parla di 2.100 kg, perciò il tutto giungerà su Marte con molta, molta calma, nel 2028, dopo la stagione delle tempeste. (Non ho capito perché serva così tanto tempo). Il lander atterra grazie a retrorazzi (!! Boia cosa sono, dei Merlin? :grinning_face_with_smiling_eyes:) e alla tecnologia di terrain relative navigation, che se non sbaglio è già stata utilizzata anche da InSight.

2026 - 2028
Un orbiter di ESA parte alla volta dell’orbita marziana. Sarà colui che catturerà le provette.

2028
Dopo il landing, il rover-corriere di ESA scende dal lander di NASA e va a cercare le provette depositate tipo… 7 anni prima. Auguri. Il rover ha pannelli solari che gli danno 6 mesi di tempo per fare il suo lavoro, percorrendo 200 metri al giorno in autonomia. Una volta arrivato nei pressi di Mars 2020 un braccio robotico, sempre costruito da ESA, rimuove le provette dal rover e ne inserisce max. 30 in una sfera della grandezza di un pallone da basket, per un totale di mezzo kg di suolo marziano. Più di 30 non può perché sarebbero troppo pesanti da riportare a terra. Le altre 13 saranno lasciate sul rover (e comunque è sempre bene avere qualche provetta in più nel caso qualche carotaggio non vada a buon fine).

2028 - 2029
Il rover ESA torna verso la sua zona di atterraggio dove trova il lander NASA con cui è giunto a destinazione e il razzo. Il razzo è ibrido, alimentato da paraffina e un ossidante liquido, e ha il compito di ricevere la preziosa sfera e lanciarla su un’orbita più alta di 300 km, dove raggiungerà l’orbiter di ESA. L’orbiter ha a bordo telecamere per identificare e catturare la sfera.
Dopo il rendezvous un meccanismo robotico costruito da NASA posiziona la sfera in un container sigillato e la sterilizza, poi il tutto viene chiuso in un terzo contenitore protettivo e inserito in un veicolo discoidale con propulsione a ioni che rientrerĂ  in atmosfera senza paracadute.

2031
Il disco volante arriva a Terra. Sì, nello Utah. Viene messo in quarantena e infine consegnato nelle mani degli scienziati.

Se non è materiale per un film di fantascienza questo…

Comunque, c’è un dettaglio in tutto ciò che fa amaramente sorridere. In tutto il programma dato in mano ad ESA sono stati ben attenti a non inserire uno specifico acronimo. Quale? :joy:

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Exo? Porta sf…?

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Forse perché non sarà lanciato direttamente verso Marte ma farà qualche gravity assist.

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Probabilmente con Venere, come si evince da questa engineering note.

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Se non chiamano la capsula di rientro “Ufo” smetto di seguire NASA… :rofl:

Io qualche altro failure point l’avrei inserito…
Senza contare che non riesco a capire perchè per una massa cosi limitata si usi una traiettoria di 2 anni.

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Rispondo un po’ tardi, scusate. Non c’è Venere posizionato bene nel 2026, non si può usare la sua fionda gravitazionale, che tra l’altro porterebbe la traiettoria a durare 11 mesi non due anni.

Invece quello che si farà è di posizionare la sonda in un orbita ellittica uguale a quella del trasferimento alla Hohmann, solo che al primo passaggio Marte non sarà presente, mentre al secondo sì. La sonda sarà quindi in orbita eliocentrica attorno al Sole per 1,5 rivoluzioni anziché le classiche 0,5 (mezzo ellisse) del trasferimento alla Hohmann. 1,5 rivoluzioni di circa 1,5 anni ciascuna, quindi facendo la moltiplicazione viene 2,25 anni, cioè il tempo indicato da Sciencemag. Il lander infatti parte a luglio 2026, in anticipo alla finestra biennale di Marte che apre a ottobre 2026.

SarĂ  la prima volta che si percorrerĂ  una traiettoria di questo tipo per arrivare su Marte.

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Poi, 2 anni dopo aver riportato mezzo chilo di rocce marziane nello Utah, nel 2033 è previsto l’invio di uomini in orbita marziana …
Un tantinello azzardato, non trovi ?
Mi accontenterei di veder finalmente realizzato il
Sample return …

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Ah quindi parte al difuori della tipica finestra di lancio marziana. Ma a questo punto se nel 2026 c’è possibilità di avere una finestra di lancio ottimale, perchè lanciare fuori e allungare il viaggio di quasi un anno e mezzo?
Continua a non avere senso.

Fa le partenze intelligenti per evitare il brutto tempo. L’obiettivo è arrivare dopo la presunta tempesta globale di inizio 2028, quando Marte sarà al vicino al perielio (11 febbraio 2028). Con questa orbita potrà atterrare ad agosto 2028, che non sarebbe stato possibile con un trasferimento alla Hohmann classico di mezza orbita.

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Tutto molto piĂą chiaro ora. Grazie!

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Ho trovato un tool dell’Università di Madrid utile per chiarire perché bisogna partire un po’ prima della finestra ottimale. Guardate la figura di seguito.


Rappresenta il pork chop plot (avevo descritto qualcosa qui: cosa sono le finestre di lancio) con partenza verso Marte nel 2026, dove nell’asse X c’è la data di partenza, purtroppo in formato decimale, nell’asse Y il tempo di viaggio in giorni (da cui si può ricavare la data di arrivo) e il colore rappresenta il delta V di arrivo su Marte (quello della partenza non è contemplato nel grafico).

Si vede chiaramente che la finestra classica di lancio è incentrata a fine anno, più o meno nel punto di unione dei due lobi, con partenza il 2026,86, corrispondente al 10 novembre, durata 276 giorni, quindi arrivo il 13 agosto 2027, e delta V di 3,54.

In alto ci sono dei lobi più deformi, corrispondenti a un anticipo della partenza alla primavera e un allungamento consistente dei giorni di missione. In particolare osservate il punto con partenza 2026,35, cioè l’8 maggio 2026, con un viaggio di 769 giorni si arriva su Marte il 15 giugno 2028 con un delta V di 2,86, addirittura inferiore di quello della finestra ottimale.

Quindi, scegliendo questa modalità di viaggio estremamente lunga, si arriva dopo la tempesta e si risparmia qualcosina di delta V di arrivo (impatto con l’atmosfera più dolce).

Il tool, se volete giocare con le date e proporre qualcosa si meglio al JPL si trova qui:
http://sdg.aero.upm.es/index.php/online-apps/porkchop-plot

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Molto bello e facilmente intuitivo.
Anche per chi è meno "esperto":clap::clap:

Visto che ormai ho preso l’argomento a cuore, se volete vedere l’animazione della traiettoria di due anni, andate su questo link (i parametri giusti ve li ho già impostati io):
https://trajbrowser.arc.nasa.gov/traj_browser.php?maxMag=25&maxOCC=4&chk_target_list=on&target_list=Mars&mission_class=oneway&mission_type=rendezvous&LD1=2026&LD2=2028&maxDT=2.0&DTunit=yrs&maxDV=5&min=DV&wdw_width=-1&submit=Search#a_load_results
e cliccate sul pallino verde della tabella (quello di coordinate luglio 2026 / 1,93 years). Si apre un pop up con l’animazione: quando la sonda arriva per la prima volta sull’orbita di Marte, Marte non c’è, era già passato mesi prima; allora torna alla posizione di partenza a Terra, ma stavolta senza la Terra! Se guardate bene la situazione dei pianeti in questo istante, vi rendete conto che Marte e posizionato bene ma la Terra no, quindi è un po’ come ripartire da zero, ma senza la “base di lancio” sotto i piedi, per questo non si poteva fare tutto con comodo l’anno successivo.

Nella tabella ci sono poi altri pallini colorati a destra, sono quelli classici del trasferimento alla Hohmann ottimale, col tempo di viaggio di circa 300 giorni.

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Nuovo articolo di Raffaele Di Palma pubblicato su AstronautiNEWS.it

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Il MAV avrĂ  due stadi, entrambi a propellente solido. Peso (terrestre) massimo al decollo 400 kg.

La capsula che rientrerĂ  a Terra con i campioni non sarĂ  dotata di paracadute. Si schianterĂ  al suolo senza conseguenze per il prezioso contenuto.

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Un documento NASA con qualche dettaglio in più sul MAV (Mars ascent vehicle); dovrebbe portare il carico a 340 km di quota, ma sull’orbita finale che effettivamente raggiungerà ci sono molte incertezze, anche perché è il primo razzo a partire da lì.

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Signori, ecco il nuovo rover!

Bellissimo come china la testa per prendere i campioni lasciati da Perseverance :joy:

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