Searching for signature gas in the Marzian atmosphere

The 2016 ExoMars Trace Gas Orbiter is the first in a series of Mars missions to be undertaked jointly by the two space agencies, ESA and Roscosmos. Un obiettivo chiave di questa missione è quello di ottenere una migliore comprensione del metano e di altri gas atmosferici che sono presenti in piccole concentrazioni (meno dell ‘ 1% dell’atmosfera) ma potrebbero comunque essere prove di una possibile attività biologica o geologica.

Schiaparelli si separa dall’Orbiter del gas traccia. Credit: ESA / ATG medialab

Le indagini con osservatori nello spazio e sulla Terra hanno dimostrato la presenza di piccole quantità di metano nell’atmosfera marziana che ha dimostrato di variare con la posizione e il tempo. Poiché il metano è di breve durata su scale temporali geologiche, la sua presenza implica l’esistenza di una fonte attiva e attuale di metano. Non è ancora chiaro se la natura di tale fonte sia biologica o chimica. Gli organismi sulla Terra rilasciano metano mentre digeriscono i nutrienti. Tuttavia, altri processi puramente geologici, come l’ossidazione di alcuni minerali, rilasciano anche metano.

Il Trace Gas Orbiter trasporta un carico utile scientifico in grado di affrontare questa questione scientifica, vale a dire la rilevazione e la caratterizzazione di gas traccia nell’atmosfera marziana. Dalla sua orbita scientifica di circa 400 km di altitudine, gli strumenti a bordo del Trace Gas Orbiter sono impiegati per rilevare una vasta gamma di gas traccia atmosferici (come metano, vapore acqueo, ossidi di azoto, acetilene), con una precisione migliorata di tre ordini di grandezza rispetto alle misurazioni precedenti.

Il Trace Gas Orbiter monitorerà i cambiamenti stagionali nella composizione e nella temperatura dell’atmosfera al fine di creare e perfezionare modelli atmosferici dettagliati. I suoi strumenti mapperanno anche l’idrogeno del sottosuolo ad una profondità di un metro, con una migliore risoluzione spaziale rispetto alle misurazioni precedenti. Questo potrebbe rivelare depositi di ghiaccio d’acqua nascosti appena sotto la superficie, che, insieme a luoghi identificati come fonti dei gas traccia, potrebbe influenzare la scelta dei siti di atterraggio delle missioni future.

Comunicare su Marte

Test di distribuzione dell’antenna ad alto guadagno. Credito: SEC-B. Bethge

Il Trace Gas Orbiter trasportava il modulo dimostratore di entrata, discesa e atterraggio (EDM), noto come Schiaparelli, durante il viaggio dalla Terra verso Marte e, mentre si avvicinava al pianeta, lo dispiegò per entrare nell’atmosfera marziana nel suo modo di atterrare sulla superficie del pianeta. Dopo il dispiegamento, l’Orbiter ha monitorato la trasmissione UHF da Schiaparelli dal suo costeggiamento a Marte fino al suo atterraggio sul Pianeta Rosso. Ha anche facilitato la trasmissione in tempo reale sulla Terra dei dati più importanti misurati da Schiaparelli.

Le indagini scientifiche avranno la massima priorità fino all’inizio della seconda missione del programma ExoMars, con l’arrivo del rover ExoMars, Rosalind Franklin, nel 2023. A quel punto l’Orbiter diventerà una preziosa risorsa per le telecomunicazioni di Marte, fornendo servizi di comunicazione al Rover che opera sulla superficie di Marte. L’Orbiter fungerà da centro di trasmissione dati per l’invio di comandi al rover e il download di dati sulla Terra attraverso la rete di comunicazioni spaziali dell’ESA.

Il ExoMars Trace Gas Orbiter Design

Il Trace Gas Orbiter navicella, progettato dall’ESA, si basa sul patrimonio accumulato dalla precedente missione ExoMars scenari. Le caratteristiche principali dell’Orbiter sono determinate dalle funzioni che svolgerà e dal veicolo di lancio, un lanciatore Protonico, fornito da Roscosmos.