Fobos-Grunt

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Modello della sezione di base di Fobos-Grunt esposto al Salone di Le Bourget nel 2007.

Fobos-Grunt (Russo: Фобос-Грунт) è stata una missione spaziale dell'Agenzia Spaziale Russa che prevedeva il ritorno sulla Terra di campioni raccolti su Fobos, una dei due satelliti naturali marziani. Sarebbe stata la prima missione interplanetaria russa dal fallimento della Mars 96.

Il nome deriva da due semplici caratteristiche della missione: dalla destinazione, la luna marziana Fobos, e dal campione di suolo che da raccogliere e portare a Terra (Grunt in questo contesto significa suolo).

Il programma della missione prevedeva inoltre l'esecuzione di osservazioni dettagliate di Marte e dell'ambiente circum-marziano, in particolare dell'andamento delle tempeste di sabbia, dell'atmosfera del pianeta, del quantitativo di radiazioni, di gas ionizzati e la percentuale di polveri presenti in orbita.

La missione è fallita il 15 gennaio 2012, con la caduta della sonda sull'Oceano Pacifico.[1]

Obiettivi della missionemodifica | modifica sorgente

Fobos ripreso dal Mars Reconnaissance Orbiter nel 2008.

Fobos-Grunt è una missione interplanetaria che prevedeva l'atterraggio di un lander sulla superficie della luna di Marte Fobos, la raccolta di un campione del suolo di circa 200 g e il suo trasporto sulla Terra.[2] La missione doveva condurre inoltre osservazioni dettagliate di Marte e dell'ambiente circum-marziano dall'orbita. Infatti, doveva essere monitorata l'atmosfera del pianeta e seguito l'andamento delle tempeste di sabbia; dovevano essere condotte misurazioni del quantitativo di radiazioni, di gas ionizzato e della percentuale di polveri presenti in orbita.[3]

Ci si attendeva che la missione fornisse indizi sull'origine dei satelliti di Marte e la loro relazione con il pianeta e ulteriori informazioni sul ruolo svolto dagli impatti di asteroidi nella formazione dei pianeti terrestri.[3]

La missione avrebbe dovuto cercare tracce di opportuni biomarcatori in grado di testimoniare la presenza di vita passata o presente[3] e, avrebbe infine osservato l'impatto di un viaggio interplanetario della durata di tre anni su un campione di microrganismi estremofili. La sonda aveva con sé, per riportarla sulla Terra, una capsula sigillata, indicata come Living Interplanetary Flight Experiment o LIFE, sviluppata con la Planetary Society.[4]

Sviluppomodifica | modifica sorgente

Un modello di Fobos-Grunt presentato durante il Cebit 2011.

Lo sviluppo della missione ha avuto inizio nel 1999, quando l'Istituto Russo di Ricerche Spaziali e la NPO Lavochkin - la principale industria aerospaziale sovietica e poi russa - avviarono uno studio di fattibilità da 9 milioni di rubli su una missione che prevedesse appunto il recupero e il trasporto sulla Terra di campioni del suolo da Fobos. Il progetto iniziale della sonda sarebbe dovuto essere simile alle sonde del Programma Phobos, lanciate alla fine degli anni ottanta.[5]

Lo sviluppo vero e proprio della sonda iniziò nel 2001 e il progetto preliminare fu completato nel 2004.[6] Per anni il progetto era rimasto in stallo come conseguenza della riduzione dei finanziamenti operata sul programma spaziale russo. Nell'estate del 2005 fu pubblicato un nuovo piano governativo per le attività spaziali negli anni 2006-2015 e la missione venne indicata come una delle principali. Con un incremento sostanziale nel finanziamento, il lancio fu programmato per l'ottobre del 2009. Il progetto iniziale del 2004 fu rivisto un paio di volte e partner internazionali furono invitati a unirsi a esso.[5] Nel giugno del 2006, la NPO Lavochkin diede notizia che aveva iniziato a costruire e testare dei prototipi dell'equipaggiamento della sonda.[7]

Il 26 marzo 2007, la Russia e la Cina firmarono un accordo di cooperazione sull'esplorazione di Marte che includeva il lancio congiunto con Fobos-Grunt della prima sonda interplanetaria cinese, la Yinghuo-1.[8] Questa sarebbe pesata 115 kg e si sarebbe focalizzata sullo studio del pianeta rosso.[9] La guida nella fase di crociera sarebbe stata affidata a Fobos-Grunt che avrebbe infine rilasciato la Yinghuo-1 in orbita marziana.

A causa di ritardi nello sviluppo della sonda, non fu possibile lanciarla nell'ottobre del 2009. Alcuni funzionari avevano ammesso che la tabella di marcia era molto serrata, ma avevano comunque espresso la speranza di riuscire infine a completare lo sviluppo anche all'ultimo momento per riuscire a lanciare la sonda nei tempi indicati.[10] Il 21 settembre fu dato infine annuncio che la missione sarebbe dovuta essere rimandata alla finestra di lancio seguente,[11][12][13] ovvero al novembre del 2011.

Furono principalmente le difficoltà incontrate durante lo sviluppo del computer di bordo della sonda a determinare l'accumulo di ritardi che condusse infine al rinvio del lancio. La compagnia moscovita Tehkhom fornì l'hardware nei tempi previsti, ma la squadra responsabile dell'integrazione e dello sviluppo del software all'interno della NPO Lavochkin impiegò più tempo del previsto per completare il proprio lavoro.[14] Le dimissioni di Valeriy N. Poletskiy dalla direzione della NPO Lavochkin nel gennaio del 2010 furono imputate anche ai ritardi di Fobos-Grunt. Al suo posto fu nominato Viktor Khartov. Durante il tempo aggiuntivo che così si rese disponibile, fu aggiunta alla sonda una trivella di costruzione polacca quale meccanismo di riserva per l'estrazione del campione di suolo.[15]

Caratteristiche tecnichemodifica | modifica sorgente

Panoramica della missionemodifica | modifica sorgente

Fase di trasferimentomodifica | modifica sorgente

Manovre in prossimità di Marte.

Dopo il lancio, la missione avrebbe impiegato circa dieci mesi per raggiungere Marte (ottobre 2012). Entrata in orbita marziana, si sarebbe verificata la separazione tra il motore principale e la struttura reticolare di sostegno, permettendo il rilascio dell'orbiter cinese. Fobos-Grunt avrebbe quindi trascorso alcuni mesi conducendo osservazioni dall'orbita di Marte e Fobos, prima di atterare su quest'ultimo (febbraio 2013).[16] Il sito d'atterraggio era stato individuato in una regione compresa tra i 5°S e i 5°N e tra 230° e 235°E.[17]

Su Fobosmodifica | modifica sorgente

La raccolta dei campioni del suolo avrebbe avuto inizio subito dopo il contatto con la superficie per una durata prevista di 2-7 giorni e sarebbe stata affidata a un braccio robotico in grado di raccogliere oggetti dalle dimensioni massime di 1,3 cm di diametro. L'appendice di presa era realizzata da un elemento di forma tubolare in posizione di riposo, ma in grado di aprirsi in modo da agire come una pinza. Attraverso un pistone, infine, il campione raccolto sarebbe stato sospinto entro un contenitore cilindrico. Entro il contenitore, un fotodiodo sensibile alla luce avrebbe confermato la presenza del campione e quindi il successo dell'operazione; inoltre, avrebbe permesso di osservare l'area scavata dallo strumento. La procedura di raccolta avrebbe potuto essere ripetuta per 15-20 volte, al fine di raccogliere un quantitativo di materiale compreso tra 85 e 160 g.[18] Il contenitore sarebbe stato quindi caricato entro un capsula, che a sua volta sarebbe stata spinta - lungo un condotto speciale - entro il modulo di discesa per mezzo di un attuatore pneumatico (una membrana elastica).[19][20]

Poiché le caratteristiche del suolo di Fobos rimangono sconosciute, il lander era dotato di un secondo dispositivo per la raccolta dei campioni. Nel caso in cui il terreno si fosse rivelato troppo roccioso, sarebbe stata attivata una trivella di costruzione polacca.[21][15]

Il modulo di ritorno si sarebbe trovato sulla sommità del lander e, per sfuggire alla gravità di Fobos, avrebbe dovuto accelerare fino a raggiungere una velocità di 35 km/h. Per evitare che l'accensione dei razzi potesse danneggiare gli strumenti scientifici a bordo del modulo sottostante, che avrebbe funto da piattaforma di lancio, era previsto un sistema a molle in grado di sollevare il modulo a una distanza di sicurezza. Una volta in orbita, sarebbero quindi iniziate le manovre che avrebbero portato la capsula a raggiungere la Terra nell'agosto del 2014.[18] Era stata inoltre implementata una modalità d'emergenza che, in caso di interruzione delle comunicazioni, avrebbe permesso il lancio in automatico della capsula.[18]

Il modulo rimasto sulla superficie avrebbe continuato la caratterizzazione del suolo di Fobos per un altro anno. Lo stesso braccio robotico avrebbe continuato la raccolta di campioni che, questa volta, sarebbero stati accumulati in una camera dove, previo riscaldamento, ne sarebbe stato analizzato lo spettro. L'analisi avrebbe potuto rilevare la presenza di sostanze volatili quali l'acqua.[18] Per evitare che il lander potesse perdere potenza, sarebbe stata seguita un'opportuna sequenza di accensioni e spegnimenti.[18]

Ritorno dei campioni a Terramodifica | modifica sorgente

Il veicolo contenente i campioni avrebbe dovuto raggiungere la Terra nell'agosto del 2014. Il modulo di discesa, dal peso di 11 kg,[22] avrebbe quindi diretto verso il pianeta la capsula contenente i campioni, che sarebbe penetrata nell'atmosfera con una velocità di 12 km/s. La capsula sarebbe stata rallentata a 30 m/s dalla resistenza aerodinamica, prima di precipitare senza paracadute nel poligono di prova di Sary Shagan, in Kazakhistan.[20] Il veicolo non sarebbe stato dotato, inoltre, di alcuna apparecchiatura radio,[21] ma la sua traiettoria sarebbe stata seguita attraverso osservazioni radar e ottiche dalla superficie.[23]

Operazionimodifica | modifica sorgente

Lancio della sonda e fallimento della missionemodifica | modifica sorgente

Il lancio è avvenuto l'8 novembre 2011 alle 20:16 GMT, a bordo di un razzo Zenit. Raggiunta un'orbita di parcheggio, l'accensione di un ulteriore stadio avrebbe dovuto trasferire la sonda su un'orbita interplanetaria alla volta di Marte, ma la manovra è stata impedita da un malfunzionamento del sistema propulsivo del vettore. Il difetto, secondo Therry Legault, che il 1º gennaio 2012 è riuscito a fotografare la sonda[24], sarebbe stato dovuto al cattivo orientamento assunto, che avrebbe impedito ai pannelli solari di ricevere la luce necessaria ad alimentare i sistemi elettronici di bordo. La sonda è rimasta in orbita attorno alla Terra in attesa che gli ingegneri del controllo missione valutassero possibili soluzioni in grado di permetterne il proseguimento.[25]

La sonda è rientrata nell'atmosfera il 15 gennaio 2012 precipitando nell'Oceano pacifico al largo delle coste cilene.[1]

Compartecipazioni internazionalimodifica | modifica sorgente

Anatoly Perminov, direttore dell'Agenzia Spaziale Russa, ha annunciato nel settembre del 2006 che Russia e Cina stavano valutando l'opportunità di un accordo per l'esplorazione congiunta del pianeta rosso. L'accordo, firmato nel marzo del 2007, prevede la realizzazione di un orbiter di fabbricazione cinese, Yinghuo-1, che raggiungerà Marte a bordo della sonda Fobos-Grunt. La navigazione sarà affidata alla sonda russa, che rilascerà l'orbiter subito dopo l'inserzione in orbita marziana.[26]

Un secondo carico utile (payload) cinese, il Soil Offloading and Preparation System (SOPSYS), sarà integrato nella strumentazione del lander. SOPSYS è una macina operante in microgravità sviluppata dall'Università politecnica di Hong Kong.[27][28]

A bordo della sonda sarà trasportata una capsula contenente tre tipologie di microrganismi. Lo scopo dell'esperimento, indicato come Living Interplanetary Flight Experiment (LIFE) e finanziato dalla Planetary Society, è quello di comprendere gli effetti del viaggio nello spazio della durata di tre anni - dalla Terra a Marte e ritorno - su tali organismi e testare, quindi, alcuni aspetti della teoria della transpermia, che prevede che la vita possa viaggiare da pianeta a pianeta, ad esempio attraverso rocce lanciate nello spazio in seguito all'impatto di un asteroide sulla superficie planetaria.[29]

Inoltre, è stato previsto il trasporto di due lander marziani sviluppati dall'istituto Meteorologico Finlandese (Finnish Meteorological Institute), precursori di un'estesa rete di sensori al suolo per l'esplorazione dell'atmosfera di Marte indicata come MetNet.[30][31] A causa dei ritardi nello loro sviluppo, i due lander non sarebbero stati pronti per essere lanciati nel 2009. Tuttavia, poiché il lancio di Fobos-Grunt è stato rinviato al 2011, si ritiene che faranno parte della missione.[32]

Notemodifica | modifica sorgente

  1. ^ a b Phobos Grunt rientrata sul Pacifico, ANSA, 15 gennaio 2012. URL consultato il 17 gennaio 2012.
  2. ^ (RU) Fobos-Grunt sent to Baikonur. URL consultato il 23 novembre 2011.
  3. ^ a b c (EN) Russian programme for deep space exploration (PDF), Space Research Institute (IKI), pp. 14. URL consultato il 23 novembre 2011.
  4. ^ (EN) Living Interplanetary Flight Experiment (LIFE), The Planetary Society. URL consultato il 23 novembre 2011.
  5. ^ a b (EN) Harvey, Brian, Resurgent - the new projects in The Rebirth of the Russian Space Program, Germania, Springer, 2007, pp. 326–330. ISBN 9780387713540.
  6. ^ (EN) Zaitsev, Yury, Russia to study Martian moons once again, RIA Novosti, 14 luglio 2008. URL consultato il 23 novembre 2011.
  7. ^ (EN) Russia to test unmanned lander for Mars moon mission, RIA Novosti, 9 settembre 2010. URL consultato il 23 novembre 2011.
  8. ^ (EN) China to launch probe to Mars with Russian help in 2009, RIA Novosti, 2008-12-05.
  9. ^ (EN) Wall, Mike, Russia Still Trying to Contact Stranded Mars Moon Probe, Space.com, 14 novembre 2011. URL consultato il 23 novembre 2011.
  10. ^ (EN) Anatoly, Zak, Mission Possible - A new probe to a Martian moon may win back respect for Russia's unmanned space program, AirSpaceMag.com, 1 settembre 2008. URL consultato il 23 novembre 2011.
  11. ^ (RU) Il lancio della sonda Fobos-Grunt è rinviato al 2011, RIA Novosti, 21 settembre 2009. URL consultato il 23 novembre 2011.
  12. ^ Russia delays Mars probe launch until 2011: report, Space Daily, 16 settembre 2009. URL consultato il 23 novembre 2011.
  13. ^ (EN) Zak, Anatoly, Russia to Delay Martian Moon Mission, IEEE Spectrum, aprile 2009. URL consultato il 23 novembre 2011.
  14. ^ (EN) Zak, Anatoly, Industry Insiders Foresaw Delay of Russia's Phobos-Grunt, Space News, 5 ottobre 2009. URL consultato il 23 novembre 2011.
  15. ^ a b (EN) Zak, Anatoly, Difficult rebirth for Russian space science, BBC News, 26 giugno 2010. URL consultato il 23 novembre 2011.
  16. ^ (EN) Louis D. Friedman, Timeline for the Phobos Sample Return Mission (Phobos Grunt), Planetary Society, 27 ottobre 2010. URL consultato l'8 dicembre 2011.
  17. ^ (EN) Phobos Flyby Images: Proposed Landing Sites for the Forthcoming Phobos-Grunt Mission, Science Daily, 15 marzo 2010. URL consultato l'8 dicembre 2011.
  18. ^ a b c d e (EN) Anatoly Zak, Mission Possible in Air & Space magazine, settembre 2008. URL consultato l'8 dicembre 2011.
  19. ^ (EN) Yury Zaitsev, Russia to study Martian moons once again, RIA Novosti, 14 luglio 2008. URL consultato l'8 dicembre 2011.
  20. ^ a b (RU) Maksim Martynov, Russia resumes missions to outer space: what is after Phobos?, 28 ottobre 2011. URL consultato l'8 dicembre 2011.
  21. ^ a b (EN) Daring Russian Sample Return mission to Martian Moon Phobos aims for November Liftoff, Universe Today, 13 ottobre 2011. URL consultato l'8 dicembre 2011.
  22. ^ (EN) Phobos Soil - Spacecraft, European Space Agency. URL consultato l'8 dicembre 2011.
  23. ^ (EN) Anatoly Zak, The mission scenario of the Phobos-Grunt project in russianspaceweb.com. URL consultato l'8 dicembre 2011.
  24. ^ (EN) http://legault.perso.sfr.fr/phobos-grunt.html.
  25. ^ (EN) Jonathan Amos, Phobos-Grunt Mars probe loses its way just after launch, BBC News, 9 novembre 2011. URL consultato il 9 novembre 2011.
  26. ^ (EN) China and Russia join hands to explore Mars, People's Daily Online, 30-05-2007. URL consultato il 02-10-2009.
  27. ^ (EN) Chinese satellite to orbit Mars in 2009, China Daily, 27-03-2007. URL consultato il 02-10-2009.
  28. ^ (EN) HK triumphs with out of this world invention, HK Trader, 01-05-2007. URL consultato il 02-10-2009.
  29. ^ LIFE Experiment: Phobos, The Planetary Society. URL consultato il 02-10-2009.
  30. ^ (EN) MetNet Mars Precursor Mission, Finnish Meteorological Institute, 2008. URL consultato il 02-10-2009.
  31. ^ (EN) Space technology – a forerunner in Finnish-Russian high-tech cooperation, Energy&Enviro, 17-10-2007. URL consultato il 02-10-2009.
  32. ^ (EN) Anatoly Zak, Mission Possible - A new probe to a Martian moon may win back respect for Russia’s unmanned space program., Air&Space, Smithsonian Institution, 01-09-2008. URL consultato il 02-10-2009.

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