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Con il fiato sospeso...

Mappe globali di Marte riprese da MRO/Marci in varie date; il pallino bianco indica la posizione di Opportunity
Mappe globali di Marte riprese da MRO/Marci in varie date; il pallino bianco indica la posizione di Opportunity Credito: NASA/JPL/Caltech/Malin Space Science Systems - Processing: M. Di Lorenzo

La tempesta di sabbia globale si sta finalmente attenuando e cresce la speranza di ricevere presto segni vitali da un Opportunity "resuscitato"...

 Oltre due mesi fa ci eravamo lasciati con il disperato comunicato stampa del JPL sulla inevitabile perdita di segnali da parte del veterano dei rover, Opportunity, in servizio su Marte da quasi 15 anni. Il 10 giugno i contatti erano stati definitivamente persi a causa della tempesta di sabbia che, oscurando i pannelli solari, lo aveva lasciato praticamente senza energia; il rover era piombato nel silenzio e, presumibilmente, nella totale inattività. Adesso le condizioni stanno cambiando e forse, come tutti si augurano, presto Curiosity potrebbe ricomincire a funzionare tentando di contattarci!

 L'immagine in apertura è un mosaico di frames tratti dalle animazioni riportate sulla pagina di bollettini meteorologici giornalieri del Malin Space Science Center. E' evidente che la tempesta ha raggiunto la massima opacità nei primi 20 giorni di luglio, quando è diventata globale oscurando anche la calotta polare meridionale; invece nelle ultime settimane la situazione sta migliorando anche intorno a Meridiani Planum, dove si trova Opportunity, poichè ora si cominciano a vedere altri dettagli superficiali.

 Il team che segue Opportunity è moderatamente ottimista perchè, avendo eseguito diversi studi sullo stato delle batterie prima della tempesta e sulla temperatura non troppo rigida(1) nella località di Endeavour, il rover non dovrebbe avere subito danni permanenti e le sue batterie dovrebbero avere mantenuto la capacità di ricaricarsi appena l'irraggiamento solare tornerà accettabile. Gli ingegneri del JPL prevedono che Opportunity avrà bisogno di un tau(2) inferiore a 2.0 prima che il rover a energia solare possa ricaricare le sue batterie; sulla base della durata della precedente tempesta globale del 2001, questa situazione (indicata dalla linea trattegiata verde nel grafico sottostante) dovrebbe verificarsi intorno ai primi di settembre. Adesso che il rover non è in grado di fare misure dirette di opacità, dall'orbita marziana il Mars Reconnaissance Orbiter, osservando le caratteristiche della superficie che diventano visibili mentre i cieli si schiariscono, permette agli scienziati a stimare il tau.

 L'ultimo "Mission Update", pubblicato nei giorni scorsi, recita che ci sono effettivamente segnali di un affievolimento della tempesta, anche se con delle battute di arresto. Infatti, alcuni giorni fa a stima dell'opacità atmosferica fatta da satellite e relativa al sito in cui si trova Oppy era intorno a 2,1, ma ultimamente è risalita a 2,5, come illustrato nel seguente grafico. Sono valori sostenuti ma comunque incoraggianti, sicuramente molto più bassi di quelli sperimentati a fine giugno, quando si è arrivati quasi a sfiorare un impressionante  τ=11! 

tau energy

Trend storico dell'opacità atmosferica (in rosso) e della disponibilità energetica giornaliera (in blu) registrato su Meridiani planum nell'arco di circa 3 anni marziani - Data Source : http://mars.jpl.nasa.gov/ - Processing: M. Di Lorenzo

 "Siamo abbastanza fiduciosi che questa tempesta è ora nella sua fase di decadimento, perché le metriche puntano tutte nella stessa direzione: stiamo iniziando a vedere le caratteristiche della superficie in più punti, l'atmosfera media sta iniziando a raffreddarsi leggermente e i centri di sollevamento della polvere sembrano esaurirsi", ha dichiarato alla Planetary Society Richard Zurek, capo scienziato del Mars Program Office presso il JPL. "Ciò significa che più polvere che sta cadendo dall'atmosfera di quella che viene innalzata.

 Il Team responsabile conferma che si prosegue l'ascolto di possibili segnali usando la rete DSN (Deep Space Network), sia nella finestra di tempo programmata che su un intervallo più ampio nel caso (probabile) che l'orologio di bordo si sia resettato. Tre volte a settimana, viene inviato anche un segnale per sollecitare l'invio di un segnal e"beep" da parte del rover, nell'ipotesi che si sia appena svegliato. Senza alcun risultato, per ora.

 Gli ingegneri presumono che il rover sia andato in modalità di "malfunzionamento per bassa potenza" poco dopo aver smesso di comunicare il 10 giugno. Questa modalità fa ibernare il rover, facendolo risvegliare nel momento in cui c'è più luce solare per consentirne la ricarica; il rover procede autonomamente a fare tentativi di comunicare con la Terra in base ad orari prestabilii, usando eventualmente i satelliti marziani come ripetitori. Tuttavia, se la potenza scende ulteriormente, anche l'orologio di bordo del rover smette di funzionare e si "resetta" per cui, al momento di un eventuale risveglio, il rover non sa che ore sono e non sa quando dovrebbe tentare di comunicare. E' molto probabile che questa sia la situazione reale.

 E' stato anche ipotizzata una ulteriore modalità di malfunzionamento, detta "Guasto Uploss": quando il rover non riceve istruzioni dalla Terra per un lungo periodo, può andare in questa modalità che lo avverte di un possibile guasto nel suo sistema di comunicazione; in tal caso, inizia a controllare l'hardware e tenta diversi modalità per comunicare con la Terra.

 Nel caso in cui le antenne riceveranno un primo segnale da Opportunity, ci potrebbe essere un ritardo di diverse settimane prima di una seconda opportunità. È come avere a che fare con un paziente che esce da un coma: ci vuole tempo per riprendersi completamente. Potrebbero essere necessarie diverse sessioni di comunicazione e quindi anche più di un mese prima che gli ingegneri dispongano di informazioni sufficienti per agire. La prima cosa da fare sarà rivedere la storia delle delle celle solari e delle batterie, in termini di stato di carica e di temperatura. L'orologio andrà regolato e il rover scatterà foto di se stesso per vedere se la polvere si è depositata su parti sensibili, testando gli attuatori per vedere se la polvere possa avere bloccato le articolazioni delle parti mobili (braccio robotico, supporto delle fotocamere e soprattutto le ruote).

 Una volta raccolti tutti questi dati, il team farà una indagine per sapere se sono pronti a tentare un recupero completo; anche se gli ingegneri avvertono che, dopo una prova così dura, il rover potrebbe non essere più lo stesso, perdendo alcune funzionalità. Ad esempio, le batterie potrebbero mostrare un significativo calo nella capacità e questo, inevitabilmente, influirà sulle capacità operative. Al limite, durante la prossima stagione invernale l'eccessivo drenaggio energetico richiesto dai riscaldatori interni potrebbe causare nuovamente l'esaurimento completo delle batterie.

 Infine, la polvere depositata sugli obiettivi delle fotocamere non dovrebbe essere un grosso problema. Le tempeste precedenti hanno già depositato molti granelli di polvere sugli obiettivi e la maggior parte di questi è stata eliminata nel tempo.  Qualsiasi difetto dovuto a polvere residua può comunque essere calibrato e rimosse via software.

 A questo punto non ci resta che incrociare le dita e sperare in una rinascita di Opportunity dalle polveri della tempesta, come un'araba Fenice dalle sue ceneri!

 

Note:

1) Paradossalmente è proprio la polvere sollevata dalla tempesta di sabbia a fornire un provvidenziale isolamento termico, impedendo alla temperatura in superficie di scendere troppo durante le ore notturne!

2) Ricordiamo che questa opacità esprime il logaritmo naturale della frazione di luce solare assorbita nell'atmosfera; in pratica, lo zero corrisponde a un'atmosfera perfettamente trasparente, mentre ogni incremento di una unità equivale a una riduzione di un fattore ≈2,7 nella radiazione che arriva alla superficie, ovvero una riduzione di illuminazione del 63% circa; normalmente, nella zona in cui si trova Opportunity, esso vale circa 0,5 e quindi il 60% della luce raggiunge il suolo. Il tau stimato ultimamente corrisponde un affievolimento di un fattore 12 e quindi il 92% della radiazione solare viene ancora bloccata; durante il picco della tempesta, l'affievolimento era pari a svariate decine di migliaia di volte e questo significa che, anche in pieno giorno, attorno a Opportunity era praticamente buio, come se fosse un crepuscolo inoltrato!

 

Riferimenti:
https://mars.nasa.gov/news/8360/six-things-about-opportunitys-recovery-efforts/
https://phys.org/news/2018-08-opportunity-recovery-efforts.html
http://www.planetary.org/explore/space-topics/space-missions/mer-updates/2018/08-mer-update-opportunity-sleeps.html

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Marco Di Lorenzo (DILO)

Sono laureato in Fisica e insegno questa materia nelle scuole superiori; in passato ho lavorato nel campo dei semiconduttori e dei sensori d'immagine. Appassionato di astronautica e astronomia fin da ragazzo, ho continuato a coltivare queste passioni sul web, elaborando e pubblicando numerose immagini insieme al collega Ken Kremer. E naturalmente amo la fantascienza e la fotografia!

Sito web: https://www.facebook.com/marco.lorenzo.58
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