• 17 Aprile 2021 0:17

SCIENZA & DINTORNI

Blog di divulgazione storica e scientifica

Sono almeno sessanta anni che si fanno progetti per una possibile missione umana sul “pianeta rosso“. Nessuno di questi progetti però si è mai concretizzato. Le ragioni sono almeno due: gli enormi costi finanziari per allestire una missione in grado di portare un uomo sulla superficie marziana ma, soprattutto l’elevato livello di rischi di una missione del genere.

Negli ultimi decenni gli uomini hanno inviato numerose missioni robotiche su Marte, facendovi atterrare dei rover che hanno fornito una mole preziosa di informazioni e conoscenze.

I primi progetti per una spedizione umana su Marte risalgono addirittura agli anni Cinquanta e furono concepiti da Werner Von Brown, lo scienziato tedesco che diede un contributo fondamentale al programma Apollo ed alla conquista della Luna. All’epoca le conoscenze sul pianeta rosso erano molto approssimative. Gli scienziati ritenevano Marte un pianeta freddo, al pari delle regioni più fredde della Terra.

Su prestigiose riviste scientifiche erano stati pubblicati articoli che prospettavano l’esistenza di vegetazione su Marte. Oggi sappiamo che le cose non stanno così. Il clima di Marte è estremamente ostile. La temperatura media su Marte è di -60° celsius ma può raggiungere in alcune regioni e in certe stagioni anche i -150°.

La pressione atmosferica è l’1% di quella terrestre e la gravità appena il 38% di quella del nostro pianeta. E naturalmente l’atmosfera marziana oltre ad essere estremamente rarefatta e irrespirabile per un essere umano.

Nonostante che negli ultimi decenni i progetti per una spedizione umana su Marte si siano succeduti con regolare frequenza, la conquista di Marte è ancora molto lontana nel tempo. Le difficoltà di una missione che conduca alcuni astronauti sul suolo marziano e poi li riporti, sani e salvi, sulla Terra sono in effetti enormi. Vediamo brevemente i principali fattori di rischio.

Il viaggio

La principale difficoltà è il viaggio stesso. Ci sono fondamentalmente due diverse possibilità per quanto riguarda il viaggio di andata e ritorno Terra-Marte. Queste due opzioni dipendono fondamentalmente dall’allineamento tra Marte, Terra e Sole. In entrambi i casi il viaggio di andata, ovvero quello tra la Terra e Marte, durerebbe circa sei mesi (180 giorni).

La differenza tra le due opzioni sta nella permanenza su Marte e nel viaggio di ritorno. Nelle missioni a breve permanenza su Marte, gli astronauti restano sulla superficie del pianeta rosso 30 giorni ed il viaggio di ritorno dura 430 giorni. Sommati ai 180 necessari per il viaggio d’andata, fanno una missione complessiva di 640 giorni! Il viaggio di ritorno prevede inoltre una fionda gravitazionale intorno a Venere.

Nelle missioni a lunga permanenza gli astronauti restano su Marte circa 550 giorni ed il viaggio di ritorno durerebbe quanto quello di andata, portando la durata complessiva a circa 910 giorni. Due anni e mezzo di missione!

Satellite orbiting Mars Texture: https://trek.nasa.gov/mars/ https://trek.nasa.gov/mars/index.html#v=0.1&x=65.52245971527248&y=6.767577998760544&z=1&p=urn%3Aogc%3Adef%3Acrs%3AEPSG%3A%3A104905&d=

Si tratta, come si evince da questi dati, per entrambe le opzioni, di missioni lunghissime. Niente di paragonabile con le missioni che hanno portato l’uomo sulla Luna, oscillanti tra gli 8 e i 12 giorni di durata complessiva. Questi calcoli sono basati sull’unico tipo di propulsione che al momento l’uomo è in grado di realizzare: quella chimica.

La Scelta

Quale delle due opzioni è preferibile per un’eventuale spedizione umana su Marte? Nel caso di missioni con bassa permanenza sulla superficie marziana gli astronauti passeranno circa il 95% del tempo nello spazio. Per le missioni a lunga permanenza marziana questa percentuale scende al 40%. Secondo la maggioranza degli esperti che hanno studiato una possibile missione umana sul pianeta rosso, l’opzione da preferire sarebbe quella che prevede una lunga permanenza sulla superficie marziana (550 giorni circa).

Il motivo principale è che un eccessiva durata del tempo speso nello spazio oltre ad essere scomodo e faticoso (chiudere per due anni degli astronauti, nei pochi metri di una navicella spaziale non è uno scherzo), presenta notevoli rischi.

In realtà i rischi non sono da meno neppure nel caso della scelta opposta.

I rischi

Il primo problema da superare è quello di una prolungata esposizione alla bassa gravità, che nel viaggio si tramuterebbe in totale assenza di gravità. Al momento ideare abbienti con gravità artificiale attraverso l’uso di speciali centrifughe comporta grandi problemi ingegneristici e un aumento della massa da spostare, insuperabili.

Il corpo umano risente dell’assenza di gravità e gli astronauti che affrontassero il lungo viaggio di trasferimento dalla Terra a Marte, avrebbero bisogno una volta atterrati sul pianeta rosso di un congruo periodo di tempo per riprendersi ed adattarsi alla bassa gravità marziana. Nel caso di una missione con permanenza breve (30 giorni) questo costituirebbe un ulteriore problema.

Un ulteriore problema è legato alle comunicazioni radio tra il centro di controllo della missione e gli astronauti. Il ritardo nelle comunicazioni dovuto alla velocità dell’onda elettromagnetica nel vuoto in una comunicazione unidirezionale va da 4 minuti, nei momenti di massima vicinanza, a 24 minuti, alla congiunzione superiore.

Inoltre le comunicazioni dovrebbero fare affidamento su una rete satellitare in orbita su Marte, per permettere la trasmissione anche quando non c’è contatto visivo con la Terra da un punto specifico della superficie.

Come se non bastasse nel corso di ogni periodo sinodico esiste una breve finestra di tempo, corrispondente alla configurazione nota come congiunzione superiore di Marte rispetto alla Terra, in cui le comunicazioni sono rese impossibili dall’interposizione del Sole fra i due pianeti.

Appare evidente che questa difficoltà introduce un ulteriore variabile di rischio soprattutto in caso di emergenze.

Le radiazioni

Il fattore di rischio numero uno, però, è probabilmente rappresentato dalle radiazioni. Lo spazio vuoto è bombardato continuamente da particelle cariche che arrivano dal Sole (il cosiddetto vento solare) oppure i raggi cosmici, particelle con energia ancora più alta. E poi c’è la radiazione ultra violetta dannosa per gli esseri umani i cui effetti sono stati studiati a fondo.

La superficie marziana che ha un’atmosfera più rarefatta di quella terrestre e soprattutto non possiede un campo magnetico non ha praticamente protezione da queste radiazioni. Lo strumento MARIE, a bordo della sonda statunitense Mars Odyssey, ha permesso di misurare i livelli di radiazione presenti in orbita attorno al pianeta, quantificandoli in circa 2,5 volte quelli registrati a bordo della Stazione Spaziale Internazionale, pari ad un valore di circa 0,8 Gy all’anno. Un’esposizione a tali livelli di radiazione per un periodo di tempo superiore a tre anni supererebbe i limiti di sicurezza per la salute umana attualmente in adozione alla NASA.

Un astronauta impegnato in una missione marziana, secondo alcuni studi, assumerebbe fino a 10 volte di più le dosi di radiazioni consentite sul nostro pianeta.

Per ovviare a questo rischio occorrerebbe schermare l’astronave e questo comporta costi aggiuntivi e massa aggiuntiva da trasportare. Sulla superficie marziana si potrebbe ovviare a questo rischio immaginando una base operativa sotto la superficie marziana per godere di una schermatura sufficiente.

Rimarrebbe il problema connesso alle attività di superficie degli astronauti che dovrebbero indossare tute in grado di offrire un minimo di protezione al bombardamento di particelle. Le radiazioni però non costituiscono un problema solo per la salute degli esseri umani ma possono compromettere la funzionalità delle strumentazioni.

Altri problemi

Ma le difficoltà per una missione marziana umana non finiscono qui. C’è il problema di un gran numero di risorse da trasportare per garantire una missione di 2 o più anni e di strumenti, attrezzi e materie per “produrle” sul pianeta rosso, soprattutto in caso di una missione con lunga permanenza.

Combustibile, ossigeno e naturalmente cibo, in parte trasportato dalla Terra ed in parte coltivato in loco, in ambienti resi idonei. Un altro fattore di rischio è rappresentato dalle tempeste di sabbia marziane. Le tempeste di polvere marziane sono classificate in tre categorie: locale, regionale e globale. Le tempeste più piccole si verificano durante tutto l’anno, quelle globali sono attive durante l’autunno e in inverno al nord.  Una tempesta abbastanza grande può influire sulla circolazione atmosferica, sulla struttura termica e, ovviamente, sulla visibilità. E su Marte si verificano ciclicamente.

Si tratta di tempeste meno violente di quelle che vengono rappresentate nei film di fantascienza, ma raggiungono ugualmente i 100 km/h e possono creare seri problemi alla strumentazione di superficie installata da una missione umana.

Per concludere questa breve e non esaustiva carrellata, gli astronauti di un ipotetica missione su Marte si troverebbero di fronte ad un ambiente più ostile di qualunque regione terrestre e perfino della Luna e per un tempo estremamente lungo.

Prima di vedere un piccolo avamposto umano sul pianeta rosso sarà necessario superare i problemi connessi ai costi esorbitanti di una simile missione, alla propulsione e soprattutto ai fattori di rischio al momento eccessivamente elevati.

Si tratta di una missione proibitiva anche per astronauti professionisti, iper addestrati e motivati. Per questo occorre diffidare dai roboanti annunci di privati, come il miliardario Elon Musk che teorizza una colonizzazione in tempi ravvicinati di Marte.

E’ probabile che il prossimo step di una missione su Marte possa essere guidata da un Intelligenza Artificiale utilizzando le ultime frontiere delle realtà virtuale.

Per vedere l’impronta di uno scarpone umano sul polveroso pianeta rosso dovremo aspettare ancora almeno 30 anni.

Per saperne di più:

L’emozionante atterraggio di Perseverance su Marte

NASA: in progetto la missione per mappare il ghiaccio su Marte

Natale Seremia

Appassionato da sempre di storia e scienza. Divoratore seriale di libri. Blogger di divulgazione scientifica e storica per diletto. Diversamente giovane. Detesto complottisti e fomentatori di fake news e come diceva il buon Albert: "Solo due cose sono infinite: l’universo e la stupidità umana, riguardo l’universo ho ancora dei dubbi."

2 commenti su “Perché l’uomo non andrà su Marte prima di 30 anni”

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