Il futuro dell'esplorazione spaziale è rosso

L'umanità è sempre stata affascinata dallo spazio: il vasto vuoto incontaminato e, in passato, irraggiungibile. Una volta pensavamo che non avremmo mai messo piede sulla luna; era semplicemente al di là della nostra portata e il solo pensiero di atterrare su Marte era ridicolo.

Dal primo contatto dell'URSS con la Luna nel 1959 e dalla missione Apollo 8 della NASA nel 1968, l'appetito dell'umanità per l'avventura spaziale è cresciuto. Abbiamo inviato navi nel nostro sistema solare, siamo atterrati su pianeti un tempo irraggiungibili e abbiamo visto oggetti interstellari a miliardi di anni luce di distanza.

Per fare questo abbiamo dovuto spingere al limite le nostre capacità tecnologiche e fisiche; avevamo bisogno di nuove invenzioni e nuove iniziative per mantenere l'umanità all'avanguardia, per continuare a esplorare e per continuare ad espandere la nostra conoscenza dell'universo. Quello che consideriamo il futuro continua ad avvicinarsi a diventare il presente.

LE PROSSIME MISSIONI CON UOMO

Nell'aprile 2013, l'organizzazione con sede nei Paesi Bassi Mars One ha cercato candidati disponibili che si sarebbero imbarcati in una missione pericolosa: un viaggio di sola andata verso il Pianeta Rosso. Con oltre 200,000 volontari, è inutile dire che hanno trovato abbastanza partecipanti per l'escursione.

La spedizione lascerà la Terra nel 2018 e arriverà su Marte circa 500 giorni dopo; l'obiettivo di questa missione è stabilire una colonia entro il 2025. Alcuni dei partner di Mars Ones sono Lockheed Martin, Surry Satellite Technology Ltd., SpaceX e altri. Hanno ricevuto contratti per sviluppare un lander su Marte, un satellite per il collegamento dati e per fornire un mezzo per arrivarci e stabilire una colonia.

Saranno necessari diversi razzi per portare i carichi utili in orbita e poi su Marte; questi carichi utili includono satelliti, rover, merci e, naturalmente, persone. Il piano è utilizzare il razzo Falcon Heavy di SpaceX per la missione.

Il veicolo di transito su Marte sarà composto da due stadi, un modulo di atterraggio e un habitat di transito. La capsula di atterraggio presa in considerazione per la missione è una variante della capsula Dragon, sempre su disegno SpaceX. Il lander trasporterà unità di supporto vitale per generare energia, acqua e aria respirabile per gli abitanti. Ospiterà anche le unità di alimentazione con cibo, pannelli solari, pezzi di ricambio, altri vari componenti, unità abitative gonfiabili e persone.

Ci sono due rover che verranno inviati prima dell'equipaggio. Uno esplorerà la superficie marziana per cercare un posto dove sistemarsi, trasportare hardware di grandi dimensioni e assistere all'assemblea generale. Il secondo rover trasporterà un rimorchio per il trasporto della capsula di atterraggio. Per combattere la temperatura estrema, l'atmosfera sottile e non respirabile e la radiazione solare sulla superficie, i coloni useranno tute marziane quando cammineranno sulla superficie.

Anche la NASA ha un piano per mettere piede sul Pianeta Rosso, ma la loro missione è prevista per il 2030 circa. Hanno in programma di inviare un gruppo di sessanta persone in rappresentanza di oltre 30 enti governativi, industrie, istituzioni accademiche e altre organizzazioni.

La fattibilità di questa missione richiede il sostegno dell'industria internazionale e privata. Lo ha detto Chris Carberry, direttore esecutivo della Mars Society Space.com: “Per poterlo rendere fattibile e conveniente, serve un budget sostenibile. Serve un budget coerente, prevedibile di anno in anno e che non venga annullato nella prossima amministrazione”.

La tecnologia che intendono utilizzare per questa missione include il loro Space Launch System (SLS) e la loro capsula dell'equipaggio nello spazio profondo Orion. Al Mars Workshop nel dicembre 2013, NASA, Boeing, Orbital Sciences Corp. e altri hanno stabilito accordi su ciò che la missione dovrebbe realizzare e su come lo avrebbero fatto.

Questi accordi includono che l'esplorazione umana di Marte è tecnologicamente fattibile entro il 2030, che Marte dovrebbe essere l'obiettivo principale per il volo spaziale umano per i prossimi venti o trent'anni e hanno stabilito che l'uso della Stazione spaziale internazionale (ISS) comprese le partnership internazionali sono essenziale per queste missioni nello spazio profondo.

La NASA crede ancora di aver bisogno di maggiori informazioni prima di partire per il Pianeta Rosso; per prepararsi a questo, invieranno rover in missioni precursori negli anni 2020 prima di inviare umani sul pianeta. Gli esperti non sono sicuri della durata della missione e lo decideranno man mano che ci avvicineremo alla data di lancio del 2030.

Mars One e la NASA non sono le uniche organizzazioni che hanno gli occhi puntati su Marte. Altri vorrebbero andare su Marte, come Inspiration Mars, Elon Musk e Mars Direct.

Ispirazione Mars vuole lanciare due persone, preferibilmente una coppia sposata. La coppia farà un sorvolo di Marte nel gennaio 2018, dove hanno in programma di avvicinarsi a 160 chilometri nell'agosto dello stesso anno.

Il fondatore di SpaceX, Elon Musk, sogna di trasformare l'umanità in una specie multi-pianeta. Ha in programma di andare su Marte tramite un razzo riutilizzabile alimentato da ossigeno liquido e metano. Il piano è iniziare mettendo circa dieci persone sul pianeta che alla fine cresceranno fino a diventare un insediamento autosufficiente contenente circa 80,000 persone. Secondo Musk, il razzo riutilizzabile è la chiave dell'intera missione.

Mars Direct, istituito per la prima volta negli anni '1990 dal capo della Mars Society Robert Zubrin, afferma che è necessario un approccio "live-off-the-land" per contenere i costi. Ha in programma di farlo generando ossigeno e carburante estraendo materiale per il carburante dall'atmosfera, utilizzando il suolo per ottenere acqua e risorse per la costruzione: tutto questo scappando da un reattore nucleare. Zubrin afferma che l'insediamento diventerà autosufficiente nel tempo.

IL DISCO VOLANTE DELLA NASA

Il 29 giugno 2014 la NASA ha lanciato il suo nuovo deceleratore supersonico a bassa densità (LDSD) durante il suo primo volo di prova. Questo velivolo è progettato per potenziali missioni su Marte nel prossimo futuro. È stato testato nell'atmosfera superiore della Terra per sperimentare come il velivolo e il suo deceleratore aerodinamico gonfiabile supersonico (SIAD) e i sistemi LDSD funzionerebbero in un ambiente marziano.

Il velivolo a forma di disco ha due paia di propulsori monouso che lo fanno girare, oltre a un singolo razzo a stato solido sotto il centro del velivolo per spingerlo. Per il volo di prova, un grande pallone scientifico ha portato il velivolo a un altitudine di 120,000 piedi.

Quando l'imbarcazione ha raggiunto l'altitudine corretta, i propulsori si sono attivati ​​per farla ruotare, aumentandone la stabilità. Allo stesso tempo, il razzo sotto il velivolo ha accelerato il veicolo. Quando sono state raggiunte l'accelerazione e l'altezza corrette - Mach 4 e 180,000 piedi - il razzo si è spento e una seconda serie di propulsori puntati nella direzione opposta si è accesa per far girare il velivolo.

A questo punto è stato dispiegato il sistema SIAD, un anello gonfiabile attorno all'imbarcazione si è espanso, portando il diametro dell'imbarcazione da 20 a 26 piedi e decelerandolo a Mach 2.5 (Kramer, 2014). Secondo gli ingegneri della NASA, il sistema SIAD si è schierato come previsto con un disturbo minimo per il velivolo. Il passo successivo è stato quello di dispiegare il paracadute supersonico che viene utilizzato per rallentare il velivolo per atterrare.

Per fare questo un ballare è stato utilizzato per dispiegare il paracadute a velocità di 200 piedi al secondo. La palla è stata quindi liberata e il paracadute è stato rilasciato dal suo contenitore di stoccaggio. Il paracadute ha iniziato a lacerarsi non appena è stato rilasciato; l'ambiente a bassa atmosfera si è rivelato troppo per il paracadute e lo ha fatto a pezzi.

Il ricercatore principale per LDSD, Ian Clark, ha affermato che “[hanno] ottenuto una visione significativa della fisica fondamentale dell'inflazione del paracadute. Stiamo letteralmente riscrivendo i libri sulle operazioni con paracadute ad alta velocità, e lo stiamo facendo un anno prima del previsto” durante una conferenza stampa.

Anche con il guasto del paracadute, gli ingegneri dietro di esso considerano ancora il test un successo in quanto ha dato loro la possibilità di vedere come funzionerebbe un paracadute in un tale ambiente e li avrebbe preparati meglio per i test futuri.

MARS ROVER CON LASER

Con il continuo successo del loro rover Curiosity Mars, la NASA ha pianificato un secondo. Questo rover si baserà principalmente sul design di Curiosity, ma l'obiettivo principale del nuovo rover è il radar di penetrazione del suolo e i laser.

Il nuovo rover assomiglierà e funzionerà in modo molto simile a Curiosity; avrà 6 ruote, peserà una tonnellata e atterrerà con l'ausilio di una gru aerea alimentata da un razzo. La principale differenza tra i due è che il nuovo rover avrà sette strumenti contro i dieci di Curiosity.

L'albero del nuovo rover avrà la MastCam-Z, una telecamera stereoscopica con la capacità di zoomare, e la SuperCam: una versione avanzata della ChemCam di Curiosity. Sparerà laser per determinare la composizione chimica delle rocce a distanza.

Il braccio del rover avrà un Planetary Instrument for X-Ray Lithochemistry (PIXL); questo è uno spettrometro a fluorescenza a raggi X che ha un imager ad alta risoluzione. Ciò consente agli scienziati di eseguire indagini dettagliate sui materiali rocciosi.

Oltre al PIXL, il nuovo rover avrà quello che viene chiamato Scanning Habitable Environments with Raman and Luminescence for Organics and Chemicals (SHERLOC). Si tratta di uno spettrofotometro per lo studio dettagliato di rocce e sostanze organiche potenzialmente rilevabili.

Il corpo del rover ospiterà il Mars Environmental Dynamics Analyzer (MEDA), che è una stazione meteorologica ad alta tecnologia e un Radar Imagers for Mars' Subsurface Exploration (RIMFAX), che è un radar a penetrazione terrestre.

Un Mars Oxygen ISRU — in situ resource usage — Experiment (MOXIE) testerà se l'ossigeno può essere prodotto dall'atmosfera marziana ricca di anidride carbonica. L'ultimo strumento è un carotatore che verrebbe utilizzato per raccogliere campioni; i campioni verrebbero immagazzinati sul rover oa terra in una posizione specificata.

Il nuovo rover sarà utilizzato in una missione su Marte nel 2020 con lo scopo di identificare le rocce che potrebbero avere le migliori possibilità di ottenere prove della vita passata su Marte. Il rover seguirà il percorso intrapreso da Curiosity quando è atterrato su Marte per controllare un sito che Curiosity ha stabilito potrebbe aver ospitato la vita.

Il nuovo rover può cercare bio firme, memorizzare nella cache campioni con la possibilità di tornare sulla Terra e promuovere l'obiettivo della NASA di mettere le persone su Marte. Se il rover non può tornare sulla Terra da solo, sarebbe possibile per gli astronauti rivendicare i campioni in un secondo momento; quando sigillati i campioni possono durare fino a venti anni dalla raccolta.