L’innovazione di SpaceX salverà la missione su Marte della NASA?

VASO‘S Marte La missione Sample Return è alle prese con costi crescenti e una tempistica posticipata, spingendo il settore privato a ricercare metodi più efficienti per garantirne l’esecuzione.

Una missione cruciale della NASA nella ricerca della vita oltre la Terra, Mars Sample Return, è nei guai. Il suo budget è passato da 5 miliardi di dollari a oltre 11 miliardi di dollari, e la data di restituzione del campione potrebbe slittare dalla fine di questo decennio al 2040.

La missione sarebbe la prima a tentare di restituire campioni di roccia da Marte alla Terra in modo che gli scienziati possano analizzarli alla ricerca di segni di vita passata.

L’amministratore della NASA Bill Nelson ha dichiarato durante una conferenza stampa il 15 aprile 2024 che la missione attualmente concepita è troppo costosa e troppo lenta. La NASA ha concesso alle aziende private un mese di tempo per presentare proposte per riportare indietro i campioni in un modo più rapido ed economico.

Come astronomo che studia cosmologia e ha scritto un libro sulle prime missioni su Marte, ho osservato lo svolgersi della saga del ritorno del campione. Marte è il posto più vicino e migliore per cercare la vita oltre la Terra e, se questa ambiziosa missione della NASA venisse svelata, gli scienziati perderebbero la possibilità di imparare molto di più sul pianeta rosso.

L’abitabilità di Marte

Le prime missioni della NASA che raggiunsero la superficie di Marte nel 1976 rivelarono che il pianeta era un deserto gelido, inabitabile senza una spessa atmosfera che proteggesse la vita dalle radiazioni ultraviolette del Sole. Ma gli studi condotti negli ultimi dieci anni suggeriscono che il pianeta potrebbe essere stato molto più caldo e umido diversi miliardi di anni fa.

I rover Curiosity e Perseverance hanno dimostrato che l’ambiente primordiale del pianeta era adatto alla vita microbica.

Hanno trovato gli elementi chimici costitutivi della vita e segni di acque superficiali in un lontano passato. Curiosity, sbarcato su Marte nel 2012, è ancora attivo; Il suo gemello, Perseverance, sbarcato su Marte nel 2021, svolgerà un ruolo cruciale nella missione di ritorno del campione.

Perché gli astronomi vogliono campioni di Marte

La prima volta che la NASA cercò la vita in una roccia di Marte fu nel 1996. Gli scienziati affermarono di aver scoperto fossili microscopici di batteri nel meteorite marziano ALH84001. Questo meteorite è un pezzo di Marte che atterrò in Antartide 13.000 anni fa e fu recuperato nel 1984. Gli scienziati non erano d’accordo sul fatto che il meteorite avesse davvero ospitato la biologia, e oggi la maggior parte degli scienziati concorda sul fatto che non ci sono prove sufficienti per affermare che la roccia contenga fossili.

Negli ultimi 40 anni sulla Terra sono state rinvenute diverse centinaia di meteoriti marziani. Sono campioni gratuiti caduti sulla Terra, quindi anche se potrebbe sembrare intuitivo studiarli, gli scienziati non sono in grado di dire dove abbiano avuto origine questi meteoriti su Marte. Inoltre, furono espulsi dalla superficie del pianeta a causa di impatti e quegli eventi violenti avrebbero potuto facilmente distruggere o alterare sottili prove di vita nella roccia.

Non esiste alcun sostituto per riportare indietro campioni da una regione nota per essere stata ospitale per la vita in passato. Di conseguenza, l’agenzia si trova ad affrontare un prezzo di 700 milioni di dollari l’oncia, rendendo questi campioni il materiale più costoso mai raccolto.

Una missione avvincente e complessa

Riportare le rocce di Marte sulla Terra è la missione più impegnativa che la NASA abbia mai tentato, e la prima fase è già iniziata.

Perseverance ha raccolto oltre due dozzine di campioni di roccia e terreno, depositandoli sul fondo del cratere Jezero, una regione che probabilmente un tempo era inondata d’acqua e che avrebbe potuto ospitare la vita. Il rover inserisce i campioni in contenitori delle dimensioni di provette. Una volta che il rover avrà riempito tutte le provette dei campioni, le raccoglierà e le porterà nel punto in cui atterrerà il Sample Retrieval Lander della NASA. Il Sample Retrieval Lander include un razzo per portare i campioni in orbita attorno a Marte.

IL Agenzia spaziale europea Hai progettato un Earth Return Orbiter, che si incontrerà con il razzo in orbita e catturerà il contenitore del campione grande quanto un pallone da basket. I campioni verranno quindi automaticamente sigillati in un sistema di biocontenimento e trasferiti in una capsula di ingresso sulla Terra, che fa parte dell’Earth Return Orbiter. Dopo il lungo viaggio verso casa, la capsula d’ingresso si paracaduterà sulla superficie terrestre.

La complessa coreografia di questa missione, che coinvolge un rover, un lander, un razzo, un orbiter e il coordinamento di due agenzie spaziali, non ha precedenti. È il colpevole del budget in aumento e della lunga tempistica.

La restituzione del campione fa crollare il conto in banca

Mars Sample Return ha creato un buco nel budget della NASA, il che minaccia altre missioni che necessitano di finanziamenti.

Il centro della NASA dietro la missione, il Jet Propulsion Laboratory, ha appena assunto oltre 500 dipendenti. È probabile che il budget di Mars Sample Return abbia in parte causato i licenziamenti, ma sono anche arrivati ​​al Jet Propulsion Laboratory con un piatto troppo pieno di missioni planetarie e che ha subito tagli al budget.

Nell’ultimo anno, un rapporto del comitato di revisione indipendente e un rapporto dell’ufficio dell’ispettore generale della NASA hanno sollevato profonde preoccupazioni sulla fattibilità della missione di ritorno dei campioni. Questi rapporti descrivevano il progetto della missione come eccessivamente complesso e rilevavano questioni come l’inflazione, problemi nella catena di approvvigionamento, costi e stime di programma non realistici.

Anche la NASA sente il calore del Congresso. Per l’anno fiscale 2024, la Commissione per gli stanziamenti del Senato taglia il budget per la scienza planetaria della NASA di oltre mezzo miliardo di dollari. Se la NASA non riuscisse a contenere i costi, la missione potrebbe addirittura essere annullata.

Pensare fuori dagli schemi

Di fronte a queste sfide, la NASA ha lanciato un appello all’industria privata per progetti innovativi, con l’obiettivo di ridurre i costi e la complessità della missione. Le proposte dovranno essere presentate entro il 17 maggio, un termine estremamente ristretto per uno sforzo di progettazione così impegnativo. E sarà difficile per le aziende private migliorare il piano che gli esperti del Jet Propulsion Laboratory hanno messo a punto per oltre un decennio.

Un potenziale attore importante in questa situazione è la società spaziale commerciale SpaceX. La NASA sta già collaborando con SpaceX per il ritorno dell’America sulla Luna. Per la missione Artemis III, SpaceX tenterà di far sbarcare l’uomo sulla Luna per la prima volta in più di 50 anni.

Tuttavia, l’enorme razzo Starship che SpaceX utilizzerà per Artemis ha solo tre voli di prova e necessita di molto più sviluppo prima che la NASA gli affidi una carica umana.

In linea di principio, un razzo Starship potrebbe riportare un grande carico di rocce su Marte in una singola missione di due anni e ad un costo molto inferiore. Ma Starship comporta grandi rischi e incertezze. Non è chiaro se quel razzo possa restituire i campioni che Perseverance ha già raccolto.

L’astronave utilizza una piattaforma di lancio e dovrebbe essere rifornita di carburante per il viaggio di ritorno. Ma non c’è una piattaforma di lancio o una stazione di rifornimento nel cratere Jezero. Starship è progettata per trasportare persone, ma se gli astronauti andranno su Marte per raccogliere i campioni, SpaceX avrà bisogno di un razzo Starship ancora più grande di quello testato finora.

L’invio di astronauti comporta anche rischi e costi aggiuntivi, e una strategia che prevede l’utilizzo di persone potrebbe rivelarsi più complicata dell’attuale piano della NASA.

Con tutte queste pressioni e vincoli, la NASA ha scelto di vedere se il settore privato riesce a trovare una soluzione vincente. Sapremo la risposta il mese prossimo.

Scritto da Chris Impey, illustre professore universitario di astronomia, Università dell’Arizona.

Adattato da un articolo originariamente pubblicato su The Conversation.