IN VISTA DELLA FUTURA ESPLORAZIONE UMANA DEL PIANETA ROSSO

ScanMars, un radar per il sottosuolo marziano

Astrobiology dedica un numero speciale alla missione Amadee-18, progettata per simulare in ogni minimo dettaglio l'esperienza di cinque “astronauti analoghi” in una regione desertica dell'Oman, una replica quasi perfetta di Marte. Lo strumento italiano ScanMars è un georadar in grado di “guardare” il sottosuolo marziano in cerca di acqua e di strutture geologiche di interesse scientifico. Ne parliamo con il primo autore, Alessandro Frigeri dell’Inaf Iaps di Roma

     17/11/2020
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La copertina del numero di Astrobiology dedicato ad Amadee-18

L’ultimo numero di Astrobiology è interamente dedicato alla missione Amadee-18, la missione dell’Austrian Space Forum (Oewf) progettata per simulare in ogni minimo dettaglio l’esperienza di 5 astronauti analoghi in una regione del deserto arabico nel sudovest del Oman, una replica quasi perfetta di Marte. Gli articoli sono in tutto sei, e offrono un’accurata panoramica sulla missione e sugli esperimenti portati avanti, evidenziandone i numerosi risultati.

Tra i quattro esperimenti italiani della missione c’è ScanMars, una collaborazione tra il Dipartimento di fisica e geologia dell’Università di Perugia e l’Istituto nazionale di astrofisica (Inaf). Nell’articolo “The ScanMars Subsurface Radar Sounding Experiment on Amadee-18”, Alessandro Frigeri (Inaf) e Maurizio Ercoli (Università di Perugia) riportano i risultati del loro esperimento, un ground penetrating radar (Gpr) che ha permesso di ottenere vere e proprie immagini del sottosuolo tramite la ricetramissione di onde elettromagnetiche nel terreno. Lo scopo è quello di studiare il comportamento dell’acqua in zone aride, obiettivo comune per molte delle missioni già presenti su Marte. Come funziona? ScanMars trasmette impulsi radio nel terreno e riceve gli echi di questi impulsi arricchiti di informazioni relative all’assetto geologico del terreno: l’uso di un georadar permette di rilevare strutture geologiche ed eventuale presenza di acqua fino a 5-10 metri di profondità.

L’esperimento è nato dall’unione dell’esperienza nel rilevamento geofisico dell’Università di Perugia e della interpretazione ed integrazione dei dati di Inaf. Nello specifico, Ercoli è un esperto di ground penetrating radar e si è occupato della parte strumentale, mentre Frigeri ha coordinato la pianificazione della campagna scientifica e l’integrazione dei dati di remote sensing con i dati radar. Durante le attività extraveicolari simulate, i 5 analoghi astronauti hanno hanno raccolto circa 85 mila echi radar e quasi 2 chilometri di profili.

«L’articolo di Astrobiology descrive l’esperimento ScanMars e analizza una parte dei dati acquisiti durante la missione Amadee-18 in funzione delle possibili implicazioni in campo astrobiologico», dice Frigeri a Media Inaf. «L’integrazione di osservazioni di remote sensing, dati radar ed osservazioni sul terreno durante la missione, ci ha permesso di costruire un modello geologico del sottosuolo. Si individua così una sequenza di eventi tettonici e sedimentari che ha portato all’attuale assetto dell’area di studio. Nello specifico del nostro articolo sedimenti continentali recenti poggiano su corpi rocciosi marini più antichi. In un contesto astrobiologico, questo vuol dire conoscere i possibili ambienti in cui la vita può essersi sviluppata in passato, ma anche individuare ambienti sotterranei che possono preservare forme elementari di vita oggi. Questo ultimo aspetto ha particolare importanza per la ricerca di vita su Marte in cui i primi metri di sottosuolo, protetti dalle radiazioni ionizzanti della superficie, sono i principali target delle missioni dei rover Mars 2020 (Nasa) ed ExoMars 2022 (Esa) che cercheranno tracce di vita presente o passata sul Pianeta Rosso, anche con l’utilizzo di ground penetrating radar».

Analoghi astronauti utilizzano il geo radar ScanMars durante la missione analoga Amadee-18 in Oman. Crediti: Oewf/Austrian Space Forum

Gli “astronauti analoghi” sono stati addestrati per operare lo strumento radar come se fossero dei veri e propri geologi. E questa è la sfida più grande, spiega lo stesso Frigeri: «ScanMars doveva essere operato da personale non specializzato nell’utilizzo di radar, in un ambiente estremo e vestito con prototipi di tute spaziali. La sfida più grande di ScanMars è stata l’individuazione del setup dell’esperimento e la preparazione dell’addestramento al personale che avrebbe simulato la missione in Oman».

I dati presentati nell’articolo mostrano segnali di ritorno fino a 4 metri di profondità, associati alla geologia delle rocce indagate. I risultati ottenuti dallo ScanMars confermano che il sondaggio radar sotterraneo nei siti di atterraggio marziano è fondamentale per la caratterizzazione geologica a basse profondità. Il modello geologico del sottosuolo può essere utilizzato come base per ricostruire le ambientazioni marziane, contribuendo in maniera utile alla ricerca di tracce di vita presente o passata sul Pianeta rosso.

La missione di simulazione è durata un mese, dal 1 al 28 febbraio 2018. In collaborazione con la Oman Astronomical Society e un team di ricerca proveniente da 25 nazioni, l’Austrian Space Forum ha simulato una spedizione umano-robotica su Marte conducendo 19 esperimenti, spaziando dall’astrobiologia alle geoscienze, per testare, in un ambiente verosimilmente “simile” a quello marziano, attrezzature, attività e tattiche che potrebbero essere inserite in effettive missioni umane su Marte.

«Amadee-18 va ad accrescere l’esperienza nello sviluppo non solo di esperimenti, ma anche nell’ottimizzazione di procedure operative necessarie alle future missioni spaziali umane e robotiche sulle superfici dei corpi del Sistema solare, in cui una serie di esperimenti devono lavorare in coro. Esperimenti come ScanMars ci preparano alle prossime missioni in cui l’analisi geologica sarà un elemento importante per comprendere l’evoluzione dei corpi solidi e ghiacciati del Sistema Solare», conclude il ricercatore dell’Inaf.

Gli altri tre esperimenti italiani sono V(r)itago (Mars Planet italiana), un’applicazione di realtà virtuale per l’addestramento degli astronauti e per le analisi geologiche; HortExtreme (Agenzia spaziale italiana), una serra per coltivare in breve tempo piccoli ortaggi in ambienti estremi; il Field Spectrometry (Asi e Inaf), per misure gli spettri di radianza in un ambiente analogo a quello di Marte.

In fase di progettazione c’è già la missione Amadee-20, ma questa volta l’equipaggio di astronauti analogici verrà mandato in Israele per simulare, ancora una volta, una vera e propria missione su Marte. La nuova missione sarà guidata Israel Space Agency dal 4 al 31 ottobre 2021, in collaborazione con D-Mars e team scientifici provenienti da 9 nazioni. Il Mission Support Center in Austria imiterà la fase di supporto a terra, inclusi i team operativi, i pianificatori di volo, il supporto scientifico a distanza e l’infrastruttura necessaria per coordinare il complesso insieme dei nuovi 16 esperimenti previsti.

Guarda l’intervista ad Alessandro Frigeri realizzata all’Epsc 2018 di Berlino da MediaInaf TV:

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