Come saranno le future missioni su Marte?

Se fino a qualche decennio fa un viaggio verso un altro pianeta era oggetto solo della fantascienza, oggi è quasi realtà, l’essere umano camminerà su Marte. Da anni gli enti spaziali, privati e non, stanno cercando di progettare e sviluppare le tecnologie che ci porteranno sul pianeta rosso, e il traguardo appare sempre più vicino. Ma come arriveremo su Marte? Con quali mezzi? E cosa faremo una volta atterrati? 

Come (e quando) arriveremo su Marte

Le missioni verso il pianeta rosso saranno completamente diverse da quelle che abbiamo già visto durante il programma Apollo per l’esplorazione lunare. La Luna infatti orbita costantemente attorno alla Terra ad una distanza che varia dai 360mila ai 405mila chilometri, con un periodo di circa 27 giorni (mese siderale). Per questo motivo i lanci verso il nostro satellite naturale hanno una finestra di lancio molto ampia e soprattutto che si ripete ad intervalli brevi.

Marte invece, essendo un pianeta, ha un’orbita completamente indipendente da quella terrestre, viaggia ad una velocità diversa da noi, e ciò rende molto più difficile la pianificazione di una missione per raggiungerlo. A causa della sua elevata eccentricità (parametro che definisce quanto è ellittica la traiettoria seguita dal pianeta) la distanza Terra-Marte può variare da un massimo di 402 ad un minimo di 54 milioni di chilometri, rendendo di fondamentale importanza il periodo in cui far partire i nostri razzi. La finestra di lancio che permette di raggiungere il pianeta rosso con il minor dispendio di energie si apre circa ogni 15 anni, e la prossima data utile sarà tra il 2033 e il 2035. 

Negli anni sono state fatte molte proposte su quali orbite seguire e quali manovre effettuare per raggiungere Marte nel minor tempo possibile, e ad oggi la più fattibile appare la manovra orbitale Hohmann. Essa consiste nel mettere il razzo prima in orbita attorno alla Terra e poi, riaccendendo i motori, deviarlo fino ad incrociare l’orbita di Marte. Utilizzando questo tipo di manovra il viaggio di andata durrebbe “solo” 7 mesi, e poi, trascorse circa due settimane sulla superficie marziana, altri 7 mesi per riatterrare sulla Terra.

Visti i tempi così lunghi, i moduli abitabili dovranno essere profondamente diversi da quelli a cui siamo abituati, più simili alle navicelle che vediamo nei film che alle capsule oggi in produzione. In più gli astronauti dovranno essere allenati a svolgere mansioni che oggi non fanno, come per esempio operare in assenza di gravità: per questo motivo la NASA è alla ricerca di chirurghi da allenare come astronauti. 

Con quali mezzi arriveremo su Marte

Una delle sfide più importanti, ma anche più affascinanti, che la pianificazione di un viaggio spaziale riserva è la scelta e lo sviluppo del lanciatore e del modulo abitabile più adatti al tipo di missione che si deve effettuare. Un viaggio della durata di circa 3 anni, necessari a raggiungere Marte, richiede specifiche mai viste prima su un razzo, ma soprattutto sulla capsula in cui vivranno gli astronauti, che dovrà essere comoda e spaziosa, con un’area fitness, per mantenere sano l’apparato muscolo-scheletrico degli astronauti, un’area medica, ecc. Ad oggi sono molto poche le aziende che stanno sviluppando realmente un razzo capace di arrivare sul pianeta rosso, e su tutte spicca la SpaceX. 

La Starship sembra a tutti gli effetti il razzo con cui arriveremo su Marte. È già in fase avanzata di sviluppo, e verrà usata come modulo abitativo delle missioni Artemis. Il nuovo programma lunare ci dirà se la SpaceX sarà in grado di assicurare un viaggio comodo agli astronauti, e se soprattutto sarà in grado di mantenerli per i 500 giorni in cui saranno sul pianeta rosso.

Naturalmente dovrà essere modificata rispetto alla Starship che vedremo sulla Luna, viste le diverse caratteristiche che i due corpi celesti possiedono: la manovra di “belly flop” con cui la SpaceX ha intenzione di far atterrare il suo razzo, dovrà essere fatta in maniera diversa rispetto a quanto visto durante i test sulla Terra, in quanto, l’atmosfera poco densa di Marte non permette di rallentare a sufficienza la Starship. Si stanno quindi testando dei retropropulsori per aiutare la navicella durante la caduta. 

Un altro problema tecnico è quello del carburante. Quasi tutto il carburante di un razzo viene usato per farlo uscire dall’atmosfera terrestre, lasciando margini bassissimi per tutte le altre manovre. Ma per compiere la manovra orbitale Hohmann due volte (andata e ritorno) e per ripartire da Marte servirà molto più carburante di quello oggi disponibile sui lanciatori.

Per questo motivo la SpaceX ha intenzione di rifornire la Starship due volte: una volta mentre si trova ancora in orbita terrestre, in modo da consentire la manovra di Hohmann con facilità, e un’altra volta durante la permanenza su Marte, fornendole il carburante necessario ad affrontare il viaggio di ritorno utilizzando le risorse estratte direttamente sul pianeta rosso. 

Cosa faremo una volta atterrati

Le missioni marziane hanno uno scopo ben preciso: colonizzare Marte, per rendere l’uomo una specie multiplanetaria. Naturalmente per la costruzione di una vera e propria città sul pianeta rosso ci vorranno decenni di sforzi internazionali, dunque, le prime missioni saranno utili per capire di cosa abbiamo bisogno per stanziarci stabilmente su un altro pianeta. Ma quindi, cosa faranno i primi astronauti nelle due settimane che passeranno su Marte?

La domanda non ha una una sola risposta. Nei 15 giorni che gli astronauti passeranno su Marte, essi avranno diverse mansioni: costruiranno hub e strutture dove sarà possibile vivere per lunghi periodi, condurranno esperimenti che sulla Terra o sulla ISS sono impossibili da svolgere, esploreranno il pianeta alla ricerca del luogo adatto su cui stabilirsi, studieranno il suolo e l’atmosfera per capire se sarà possibile coltivare e far crescere piante con le quali nutrirsi e molte altre attività. 

Se tutto questo ti sembra un inutile perdita di tempo (e soldi) non stai considerando un aspetto: Tutti gli esperimenti e le innovazioni portate dal campo dell’esplorazione spaziale hanno avuto un impatto gigantesco sulle nostre vite qui sulla Terra. Siamo riusciti a comprendere meglio come funziona il nostro corpo, portando notevoli sviluppi nella medicina, siamo stati in grado di sviluppare connessioni sempre più veloci, che utilizziamo quotidianamente sui nostri smartphone, abbiamo sviluppato tecnologie oggi ampiamente utilizzate nelle industrie e nella medicina di precisione, come i laser e tantissimo altro. Lo sforzo congiunto di varie Nazioni ed enti privati, per una missione al limite delle possibilità umane, porterà dei benefici alla nostra vita che oggi non possiamo neanche immaginare, ma che per i nostri figli e i nostri nipoti saranno la normalità.