Marte? Andiamoci piano!

Buzz Aldrin sfoggia una maglietta con 

scritto "get your ass to Mars" cioè "porta 

le chiappe su Marte! 

Fonte: attivissimo.blogspot.it

Ogni tanto l'argomento Marte torna di attualità, specialmente quando si leggono notizie come quella del fallimento dell' Ldsd, ma non è certo recente. Già dopo le missioni Apollo si è cominciato a dire "ora che abbiamo conquistato la Luna, il prossimo obiettivo è Marte! La voglia di Marte è testimoniata anche da Buzz Aldrin, il secondo uomo sulla luna, con la T-shirt esplicita che vedete qui a fianco. Non troppo tempo fa inoltre ho letto del progetto Mars One che però francamente mi sembra poco fondato... 

Il passaggio Luna-Marte sembra un'ovvia conseguenza logica ma forse non tutti sanno quali sono le effettive difficoltà di un'impresa del genere!

Prima di tutto una considerazione: perchè Marte e non Venere? La risposta è semplice: nonostante entrambi i pianeti siano relativamente vicini, Venere presenta delle condizioni assolutamente inospitali per cui sarebbe inutile puntare a missioni umane sulla sua superficie. Marte invece è roccioso, l'attività vulcanica è assente e c'è molta acqua sotto forma di ghiaccio. Nel corso degli anni sono state organizzate numerose missioni sul pianeta rosso, sia moduli orbitanti che landers e rovers in grado di esplorare la superficie. Questo ci ha permesso di conoscere il nostro vicino con un numero sempre maggiore di dettagli, anche nell'ottica di future missioni umane. Ma siamo davvero così vicini a far sbarcare il primo uomo? Direi che bisogna andare con calma perchè come scrivevo poco sopra i problemi da superare non sono pochi e ora cerco di descriverne qualcuno (lasciando da parte guasti e possibili intoppi).

1. Il viaggio. 

Per andare su Marte, nella migliore delle ipotesi, ci vogliono circa 6 mesi. Ammesso quindi che si riesca anche a tornare, la durata minima di una missione affinchè abbia senso deve essere superiore a un anno. Al momento siamo abituati a lasciare degli astronauti fuori dal pianeta, sulla ISS, per circa 6 mesi e adesso, per la prima volta, un equipaggio resterà a bordo per un anno intero. Questo significa che per ora nessuno ha mai provato a simulare una permanenza extraterrestre simile a quella che si dovrà affrontare per andare su Marte. C'è poi un altro problema: la ISS si trova in un'orbita abbastanza bassa in modo da stare al di sotto delle Fasce di Van Allen, una zona in cui vengono confinate le particelle cariche provenienti dal Sole per effetto del campo magnetico terrestre. Per andare su Marte bisogna ovviamente attraversare queste fasce e proseguire il viaggio ricevendo in continuazione quelle particelle che venivano appunto schermate dal magnetismo della Terra. Certo, lo stesso discorso valeva anche per le missioni lunari con la differenza però che quelle si concludevano in qualche giorno... Discorso analogo vale per le radiazioni elettromagnetiche (anche se in realtà non c'è ancora una stima valida del rischio che correrebbero gli astronauti): sulla Terra sono perlopiù assorbite dall'atmosfera ma nello spazio non c'è protezione.

Resta poi ovviamente il problema dei rifornimenti! Sulla ISS circa una volta al mese viene inviato un cargo contenente acqua, ossigeno, cibo, vestiti, strumenti ecc... L'astronave che porterà l'uomo su Marte dovrà invece possedere una stiva in grado di contenere provviste per tutta la durata della missione! Un mostro del genere non può certo essere portato nello spazio con un razzo, bisognerà per forza lanciarlo a pezzi e assemblarlo in orbita, come è stato fatto anche per la stazione spaziale

2. Le condizioni di vita.

Per certi versi Marte è abbastanza ospitale ma l'atmosfera rarefatta, insieme alla mancanza di ossigeno e di acqua liquida, lo rende non abitabile. Non basta quindi arrivarci, bisogna anche predisporre delle strutture per la permanenza di persone che devono essere già pronte all'arrivo degli equipaggi. Non dimentichiamo poi che Marte è più piccolo della Terra e di conseguenza anche la gravità è inferiore: una persona di peso corrispondente a 100 Kg avvertirebbe su Marte un peso corrispondente a meno di 38 Kg. Più che sulla Luna certo ma è comunque una bella differenza!

Visto che inoltre le scorte di cibo e ossigeno non possono essere inesauribili è necessario che gli esploratori siano in grado di coltivare piante ma anche su questo aspetto siamo piuttosto indietro: sulla ISS siamo riusciti a far germogliare piantine ma da qui a realizzare un orto marziano ce ne passa...

3. Il ritorno.

Per ripartire e tornare a casa la navicella deve possedere una scorta di carburante tale da permettergli di accelerare quanto basta per uscire dall'orbita marziana e acquisire una traiettoria simile a quella dell'andata. È vero che già in passato delle sonde sono tornate dal pianeta rosso ma si è sempre trattato di moduli orbitanti piuttosto piccoli: tutto quello che abbiamo fatto atterrare è ancora là ad aspettarci. L'impresa non è impensabile, basti pensare che con la Luna ci siamo riusciti senza problemi, ma questa volta le masse in gioco sarebbero decisamente maggiori (ricordiamoci che il viaggio dura 6 mesi e non pochi giorni...)

A quest'ultimo tema del ritorno è legato poi un altro aspetto fondamentale: un essere umano è in grado di sopportare un'esperienza del genere? 
Date un'occhiata al brevissimo video qui sotto:

E' il rientro a terra di Samantha Cristoforetti e dei suoi due compagni: avrete notato che all'uscita dalla capsula l'intrepida viaggiatrice appare tutt'altro che in forma! Non riesce a stare in piedi, si muove a fatica e avrà bisogno di qualche settimana per tornare alla normalità... In effetti la permanenza in condizione di assenza di gravità è debilitante per l'organismo ed è stato stimato che, senza fare niente per contrastarne gli effetti, una persona si troverebbe invecchiata di 10 anni in soli sei mesi! Gli astronauti seguono una dieta personalizzata e svolgono due ore al giorno di esercizio fisico per mantenersi in salute ma questo non basta ad annullare la perdita di massa ossea e muscolare dovuta al fatto che il corpo non deve più sostenere il proprio peso. Chi torna dallo spazio racconta di sentire all'inizio come enorme il peso dell'orologio, di una biro e anche della lingua! Questo spiega perché al loro rientro siano assistiti da una squadra di soccorso e perché siano costantemente seguiti da un team medico. Come dovranno sentirsi allora gli ipotetici astronauti di ritorno da Marte? Oltre al viaggio in assenza di peso avranno passato del tempo sul pianeta con gravità ridotta e quindi in condizioni non ottimali... Siamo certi che un uomo possa sopportare tutto questo?

Sia chiaro: con questo post non voglio essere disfattista! Spero davvero di vivere abbastanza da poter vedere il primo uomo su Marte! Solo voglio che sia chiaro di cos'è che stiamo parlando quando si sognano imprese del genere. Sono convinto che prima o poi ci si riuscirà ma c'è ancora tanta strada da fare...

E poi: se in un ipotetico futuro ci saranno persone che passeranno degli anni su Marte, è lecito pensare che queste non potranno più tornare! Sarebbero troppo abituate alle condizioni del pianeta rosso e soprattutto potrebbero non essere più in grado di vivere in un ambiente "naturale" perchè avranno passato troppo tempo in ambienti chiusi e il più possibile asettici. Si verrebbero a formare comunità di persone da chiamare ex-terrestri e peggio ancora sarebbe per quelli che nasceranno laggiù: esseri umani che potrebbero non vedere mai la Terra. 
Ma questa per ora è davvero solo fantascienza!

Back from Futura!

In uno dei primi post di questo blog, parlando del lancio della nostra Samantha Cristoforetti, avevo raccontato il modo in cui gli astronauti arrivano a bordo della stazione spaziale. Ora, visto che AstroSamantha è finalmente tornata a Terra, è il momento di spiegare come avviene il rientro!

Prima di tutto però una precisazione: se il 23 novembre era andato tutto secondo i piani, questa volta c'è stato un piccolo intoppo che ha ritardato la data dell' undocking, cioè di tutto l'insieme di procedure che gli astronauti affrontano per tornare a casa. Se ci fate caso infatti, una missione di 6 mesi iniziata a fine novembre avrebbe dovuto concludersi entro maggio (il 13 per l'esattezza) e non l'11 giugno com'è avvenuto!

La colpa , come ha raccontato direttamente la Cristoforetti, è stata del cargo Progress 59P, uno dei rifornimenti che periodicamente vengono inviati sulla ISS. Per dei motivi ancora da chiarire il cargo non è mai arrivato a destinazione: dopo il lancio, poco prima di entrare nella prima orbita verso il rendez-vous si è verificato un malfunzionamento e la navetta (senza equipaggio) è andata persa distruggendosi al rientro in atmosfera. Dall'ESA è arrivato subito un niente panico! tranquillizzando tutti sul fatto che nonostante l'incidente la sopravvivenza degli inquilini spaziali è al sicuro, di scorte di acqua cibo e aria ce n'è a sufficienza. Tuttavia, visto che il razzo che ha mal funzionato è molto molto simile a quello che viene usato per lanciare i vari equipaggi si è deciso di rinviare la partenza dei 3 che avrebbero dato il cambio a Samantha e compagni in modo da accertare la dinamica del guasto. Per evitare allora che sulla stazione restassero solo gli ultimi 3 arrivati (lancio del 28 marzo) anche il rientro dell'equipaggio 42/43 è stato posticipato. A giudicare dalle reazioni, la notizia non è stata presa affatto male! Con le dovute proporzioni è un po' come essere in vacanza e venire informati che si può restare più del previsto!

Una cosa che mi ha colpito, leggendo il diario di bordo su Avamposto42, è che i 3 astronauti non avevano le idee chiare sul loro futuro fino all'ultimo momento. Dalla Terra arrivano gli ordini, loro eseguono e le informazioni che hanno sono quelle strettamente necessarie. Ci sta, però mi fa un po' strano pensare che chi fa questo lavoro non ha un ruolo attivo nella pianificazione...

Ecco spiegato come mai la nostra Samantha ha trascorso in orbita ben 199 giorni e mezzo battendo i precedenti record!

Arrivati all' 11 giugno, sono "finalmente" iniziate le procedure di rientro che sono riuscito a seguire in diretta web sull'ottimo portale Astronauticast. Anche questa volta per spiegare cos'è successo mi appoggio a un bellissimo video prodotto dall'ESA che descrive veramente bene quello che succede e che inserisco qui sotto. Dura circa 20 minuti ed è estremamente chiaro.

Il tutto si divide principalmente in 3 parti: distacco dalla ISS, separazione dei moduli, ingresso in atmosfera e atterraggio. Tutti questi passaggi sono delicati e vanno pianificati con la massima cura.

Dopo aver chiuso il portellone i 3 astronauti indossano le tute si posizionano sui loro sedili. La Soyuz si stacca e si allontana grazie a un sistema di molle (accendere i motori così vicino alla stazione sarebbe rischioso). Giunta a una distanza di sicurezza, la navetta accende i propulsori che le permettono di allontanarsi ancora di più ma soprattutto la posizionano su un orbita diversa (più alta o più bassa) dove, dopo una rivoluzione completa, si troverà definitivamente lontana dalla casa orbitante. Qui inizia la fase di rallentamento: come spiegavo anche l'altra volta se si riduce la velocità si ottiene un abbassamento di quota; i propulsori vengono quindi tenuti accesi il tempo necessario a rallentare quanto basta per ottenere la giusta traiettoria di rientro. Questo passaggio non è secondario perchè un angolo con l'atmosfera troppo grande avrebbe come conseguenza un impatto (dovuto all'attrito dell'aria) troppo forte con disagi per l'equipaggio e rischio di surriscaldamento; un angolo troppo piccolo farebbe invece "rimbalzare" la navetta come avviene coi sassi lanciati in un lago!

Poco prima dell'ingresso in atmosfera la soyuz si divide in 3 parti: dei bulloni esplosivi vengono fatti saltare e la navetta che prima era un tutt'uno si scompone in 3 moduli di cui quello centrale ospita l'equipaggio ed è l'unico che tornerà a Terra integro. Gli altri due si disintegrano nella caduta.

Disegno della Soyuz divisa in 3 parti. Fonte: spaceflightnow.com

Inizia la discesa: il modulo precipita, viene avvolto dalle fiamme e sopravvive grazie a uno scudo termico che mantiene una temperatura interna sopportabile. Nonostante non sia provvisto di ali, il modulo può essere vagamente "pilotato" per aggiustare la rotta ma chiaramente non più di tanto...

In questa fase la decelerazione a cui sono sottoposti gli astronauti aumenta sempre di più fino a un massimo di 5g: questo significa che si viene sottoposti a una forza pari a 5 volte il proprio peso! 

Avete un'idea di cosa significhi? Se siete amanti delle montagne russe probabilmente si. Io in particolare ho in mente il Katun di Mirabilandia e lo conosco particolarmente bene perchè nel 2009 ho avuto la fortuna di accompagnare una classe in gita proprio in quel parco per seguire dei laboratori di Fisica sulle attrazioni, un'esperienza bellissima! 

Il Katun di Mirabilandia (ho fatto questa foto nel 2011)

In questa giostra si raggiungono in alcuni punti i 4 g di accelerazione! in pratica ci si sente schiacciati sul seggiolino da una forza molto intensa che però, visto che dura una frazione di secondo e che si è seduti, non fa danni. Ecco, se però in questi passaggi si tiene la testa in avanti invece che contro il poggiatesta la sensazione non è piacevole (lo so per esperienza!).

Durante il rientro si sente una forza un po' più intensa e soprattutto più prolungata, con l'aggiunta poi che i 3 astronauti non sentono il loro peso da più di sei mesi! 

Anche per questo motivo, oltre che per l'atterraggio vero e proprio, i seggiolini sono progettati su misura in modo da aderire perfettamente al corpo e ridurre al minimo le sollecitazioni.

Superata la fase critica vengono aperti dei paracadute in sequenza e l'ultimo, quello più grosso, accompagna il modulo fino all'impatto (non proprio morbido) col terreno. Qui è pronta una squadra di recupero che estrae l'equipaggio e lo adagia su 3 sedie a sdraio.

Se avete visto qualche filmato di questa fase avrete notato che gli astronauti restano quasi immobili. Spiegherò il perchè nel prossimo post dove vorrei parlare un po' degli effetti dell'assenza di gravità prolungata.

Alla prossima! E già che ci sono: in bocca al lupo a tutti i maturandi per l'Esame di Stato!!