SCIENZA E RICERCA

Dopo Insight, su Marte una “talpa” padovana

Pochi giorni fa, dopo un viaggio durato sette mesi, il lander della Nasa InSight (Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport) è atterrato su Marte, nella regione detta Elysium Planitia, una zona vulcanica in prossimità dell’equatore. Secondo gli scienziati si tratta del luogo più idoneo per studiare il mantello e il sottosuolo marziano, per capire il processo di formazione ed evoluzione del pianeta. Insight ha iniziato subito il suo lavoro restituendoci le prime immagini e, recentemente, il rumore del vento sulla superficie marziana. Nel corso dei due anni previsti per la missione, verranno misurati l’attività sismica del pianeta, la sua temperatura e come reagisce alle forze gravitazionali del Sole e dei suoi satelliti. Tra i suoi strumenti è dotato di una “talpa” in grado di perforare il suolo marziano fino a una profondità di circa cinque metri. «Non sarà un buco realizzato da una trivella come farà il futuro rover di ExoMars – osserva Roberto Orosei, ricercatore dell’Inaf di Bologna, in un’intervista – bensì da una ‘talpa artificiale’: un piccolo meccanismo che si farà strada, con piccoli scatti meccanici, attraverso la sabbia e il terreno…. è un cilindro con un’estremità appuntita che ha una massa mobile che ‘martella’ la punta dall’interno. È un movimento meccanico semplicissimo, non ci sono parti mobili esterne. Colpo dopo colpo, dovrebbe riuscire a insinuarsi sempre più a fondo nel terreno”. Nel 2020 anche l’Esa dunque ha in programma di portare su Marte un rover capace di muoversi sulla superficie planetaria e dotato di strumenti per penetrare nel sottosuolo e analizzarlo: al Centro di Ateneo di studi e attività spaziali “Giuseppe Colombo” – Cisas dell’università di Padova sono stati fatti i test sulla trivella. E ancora al Cisas, qualche tempo prima nell'ambito di un progetto Esa, è stata sviluppata una “talpa” in grado di scavare suolo e rocce fino a 100 metri di profondità del suolo marziano.

Ma andiamo con ordine. Proprio quest’anno sono stati conclusi al Centro di Ateneo di studi e attività spaziali “Giuseppe Colombo” – Cisas dell’università di Padova i test sulla trivella: sono state riprodotte temperature e pressioni marziane in una speciale camera allestita ad hoc e sono stati condotti i test sui diversi campioni di materiale. Lo strumento cercherà tracce di vita nel sottosuolo, dove le eventuali attività biologiche non dovrebbero essere cancellate dalle radiazioni cosmiche.  

La talpa, di fatto, è un robot collaudato con successo nel lontano 2006 e a oggi è pronta per essere adattata e lanciata nelle future missioni marziane Stefano Debei, direttore Cisas

La trivella, realizzata da Leonardo nello stabilimento di Nerviano, ha una potenza di 80 watt, perforerà il suolo marziano fino a due metri con una punta di diamante policristallino, generando un foro di 25 millimetri di diametro, e raccoglierà campioni del sottosuolo marziano. Il trapano avrà al suo interno un mini-spettrometro che farà una prima analisi chimico fisica dei campioni in tempo reale. I campioni raccolti a varie profondità saranno poi esaminati dal laboratorio analitico del rover. 

Per studiare il sottosuolo di Marte potrebbero esserci tuttavia ulteriori possibilità. Una “talpa marziana” è stata infatti sviluppata e testata al Cisas in collaborazione con Tecnomare nell’ambito di un progetto ESA. “La ‘talpa’ è nata da idee ancor oggi innovative nonostante stia attendendo da 12 anni di essere messa a bordo di una missione – spiega Stefano Debei, Direttore del Cisas -. La talpa, di fatto, è un robot collaudato con successo nel lontano 2006 e a oggi è pronta per essere adattata e lanciata nelle future missioni marziane. Ha enormi vantaggi rispetto a tutti i prototipi realizzati fino a oggi: completamente autonoma, in grado di scavare il suolo fino a 100 metri di profondità perforando anche rocce basaltiche, avanza in completa autonomia e sterza per evitare ostacoli altrimenti insuperabili. Inoltre, può  portare a spasso con sé, nel sottosuolo marziano, fino a 1 kg di strumentazione scientifica per analizzare la stratigrafia del terreno e il gradiente di temperatura. Caratteristiche queste riutilizzabili e ulteriormente ottimizzabili poiché le idee e i concetti alla base di questo progetto sono basati su principi innovativi adattabili a future tecnologie. È questa una delle caratteristiche della progettazione del Cisas: ideare prototipi che hanno uno spazio di vita e di applicabilità anche lontano nel tempo”.

È questa una delle caratteristiche della progettazione del Cisas: ideare prototipi che hanno uno spazio di vita e di applicabilità anche lontano nel tempo Stefano Debei, direttore Cisas

Oggi, specie per le missioni in cui sarà presente l’uomo, ogni progetto deve essere studiato e modulato in maniera tale da essere altamente performante. Il caso della “talpa” padovana è sintomatico di questa apertura progettuale ampia.

«Partendo dall’originale giunto realizzato per consentire alla talpa di sterzare – spiega Stefano Debei - si è sviluppato un sistema di puntamento estremamente accurato e replicabile per altri tipi di utilizzo. Può essere impiegato, ad esempio, per puntare telescopi o antenne e per orientare a 3 gradi di libertà i pannelli solari dei satelliti,  per avere un migliore fattore di vista con il sole, ma anche  per consentire manovre di aerobracking (aerofrenaggio, con il quale una sonda spaziale sfrutta l'attrito dell'atmosfera di un pianeta per ridurre la propria velocità) per regolarizzare le orbite 'basse' delle sonde. Quel che vogliamo sottolineare è che i nostri prototipi, già testati in laboratorio, hanno in sé la capacità di utilizzo polifunzionale di singole parti. La nostra 'talpa' può essere da un lato spinnoffata nelle singole componenti e dall’altra essere adattata e aggiornata per future missioni planetarie e in particolare per quelle su Marte».

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