Apriamo questo resoconto con l'immagine in apertura: si tratta della regione di Elysium Planitia in cui si è posato il lander ed è la prima rilevazione di questo tipo fatta da una sonda europea su Marte. L'immagine "pancromatica" originale, ripresa dal "Colour and Stereo Surface Imaging System" (CaSSIS) dell'ExoMars Trace Gas Orbiter il 2 Marzo scorso, abbraccia un'area di 2,25 km di lato con una scala di 4 m/pixel ed è riproposta qui sotto ingrandita, senza la colorazione artificiale nè le didascalie esplicative. Si vedono chiaramente i segni scuri lasciati dai retrorazzi del lander, oltre allo scudo termico (a malapena visibile sul bordo di un cratere) e al guscio superiore che, con il suo paracadute, ha rallentato la discesa di Insight.
Copyright ESA/Roscosmos/CaSSIS, CC BY-SA 3.0 IGO
Come si ricorderà, proprio nel giorno in cui veniva scattata questa immagine TGO si è deciso di interrompere i tentativi di perforazione con la sonda termica dello strumento HP3. La perforazione era iniziata 3 giorni prima, il 28 Febbraio, ma si era interrotta quando la punta della sonda era arrivata a soli 30 cm di profondità, quindi senza nemmeno essere completamente uscita dal proprio alloggiamento. L'arresto è stato attribuito alla presenza inaspettata di uno strato di roccia, che ha provocato anche una deviazione di 15° della sonda rispetto alla verticale. A quel punto, il team che segue l'esperimento in Germania ha deciso di prendersi del tempo per valutare al meglio la situazione prima di effettuare ulteriori tentativi che potrebbero compromettere il funzionamento del dispositivo.
Nel frattempo, il radiometro sul deck del lander ha osservato tre passaggi di Phobos di fronte al Sole. Le eclissi sono evidenti nei dati, mostrando un calo di temperatura dell'ordine di 1° C durante i circa 30 secondi dell'eclissi. Le telecamere su InSight hanno anche immortalato il breve decremento di luce solare, come si può vedere nella gif animata qui sotto (ricordiamo che, date le ridotte dimensioni apparenti di Phobos, l'eclisse non è mai totale). I dati del radiometro saranno utili nello studio delle proprietà termo-fisiche degli strati superficiali del suolo marziano.
Image: NASA/JPL/Caltech/DLR - Processing: Marco Di Lorenzo
In questi giorni, il team di InSight sta presentando i primi risultati scientifici nell'ambito della Conferenza sulle Scienze Lunari e Planetarie a Houston, in Texas. Il Project Investigator Bruce Banerdt ha spiegato che il ritmo di questa missione è lento perché ci si affida a processi dominati dal caso: la mancanza di osservazioni di "martemoti" fino ad ora rimane coerente con le stime dell'attività sismica marziana e, del resto, era già noto che Marte non può essere attivo come la Terra.
Tornando a HP3, la novità è che, se approvato in settimana, la sonda effettuerà presto un breve ciclo diagnostico di "martellamenti" della durata di 10-15 minuti. Conestualmente, si intende utilizzare un particolare filtro sul sismometro rapido che dovrebbe consentire di determinare molto meglio i tempi di arrivo dei segnali e quindi caratterizzare meglio il terreno nel quale si trova.
Per capire i dettagli meccanici consideriamo il seguente spaccato della talpa ("mole"); il motore (in azzurro) tira indietro il martello (la porzione grigio-viola sulla destra) e comprime la molla anteriore ("force spring") fino a quando un meccanismo rilascia il martello; questo viene poi accelerato dalla molla in fase di rilassamento, verso l'interno della punta, fornendo così la prima e più violenta corsa del martello. Come reazione al martello che si muove in avanti, il motore si muove all'indietro e comprime la molla posteriore.
Credits: DLR - modified from Spohn et al., 2018, SSR
Quando la molla posteriore si rilassa dopo essere stata compressa al massimo, accelera il motore in avanti che alla fine colpisce un chiavistello nell'involucro e causa una seconda corsa più piccola nella talpa. Nel frattempo, il martello che viene respinto dalla punta comprime nuovamente la molla di forza che, in fase di rilassamento, provoca una terza corsa ancora più piccola.
E' stato dimostrato che il sismometro a elevata cadenza temporale può registrare almeno il primo sotto-impulso dopo quello principale. E' altresì noto che il tempo tra i sotto-impulsi è indicativo del movimento della talpa; ad esempio, se essa sta lentamente avanzando, l'intervallo di tempo sarà di circa 100 millisecondi mentre, se martella contro un ostacolo, quella differenza sarà solo di 50 milli-secondi. Con uno speciale filtro applicato ai dati raccolti ad elevata cadenza temporale dal sismometro SEIS, si spera di ottenere una risoluzione temporale molto migliore dei segnali, consentendo di diagnosticare se la talpa è bloccata, se sta lentamente andando avanti o sta rimbalzando indietro. Inoltre, il sismometro a banda larga misurerà con un filtro appositamente progettato per impedire la saturazione dei suoi sensori ultrasensibili e si spera che sia in grado di ricavare una mappa della velocità sismica del sottosuolo, per capire se c'è uno strato meccanicamente duro di circa 30 cm di profondità.
Come terzo strumento diagnostico, si utilizzerà la fotocamera IDC sul braccio robotico per riprendere un filmato della struttura di supporto di IP3 mentre la talpa sta martellando. Poiché la fotocamera è in grado di riprendere ad una cadenza che è solo un quarto di quella del martello, l'impresa sarà ardua e fortemente sperimentale. Un'alternativa considerata è quella di scattare un'immagine a lunga esposizione della struttura di supporto mentre si martella.
Se il progetto verrà approvato, l'esperimento potrebbe essere eseguito la prossima settimana. Tuttavia, ci vorrà un bel pò prima che i dati sismici siano completamente scaricati e possano essere interpretati. Nel frattempo i test di laboratorio sono iniziati alla DLR di Brema e Berlino e al JPL di Pasadena, al fine di comprendere la situazione e risolvere il problema.
Riferimenti:
https://www.dlr.de/blogs/en/desktopdefault.aspx/tabid-5893/9577_read-1090/
http://www.esa.int/spaceinimages/Images/2019/03/ExoMars_images_InSight
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