Perché i ricercatori stanno sondando l'atmosfera marziana con un'antenna?
I ricercatori hanno riproposto un'antenna su un modulo orbitante su Marte per aiutarli a comprendere meglio l'atmosfera marziana in diversi momenti della giornata e dell'anno.
Un’antenna riconvertita dell’ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO) aiuterà i ricercatori a sondare parti dell’atmosfera marziana come mai prima d’ora, comprese le aree che possono bloccare i segnali radio se non adeguatamente presi in considerazione e che sono cruciali per le future missioni abitative su Marte.
Riprogrammazione in volo
Il TGO di ExoMars ha collaborato con Mars Express (MEX), un altro veicolo spaziale dell'ESA in orbita attorno a Marte; i due sono collegati via radio, quindi quando si passa dietro il pianeta rosso, le onde radio attraversano gli strati più profondi dell'atmosfera.
I cambiamenti nel modo in cui l’atmosfera piega le onde radio – la sua rifrazione – causano cambiamenti piccoli ma rilevabili nelle frequenze radio ricevute dalla navicella spaziale. L’analisi di questo spostamento aiuta gli scienziati a determinare la densità della bassa atmosfera e la densità elettronica della ionosfera, lo strato superiore carico dell’atmosfera.
"I sistemi su MEX e TGO non sono stati inizialmente progettati per fare questo: le antenne radio che abbiamo utilizzato sono state realizzate per la comunicazione tra orbiter e rover sulla superficie del pianeta", ha spiegato Jacob Parrott, uno studente di dottorato del Dipartimento di Fisica dell'Imperial College di Londra. e autore principale dello studio. “Abbiamo dovuto riprogrammarli durante il volo per realizzare questa nuova scienza”.
Questa tecnica innovativa, chiamata mutua occultazione radio, potrebbe rappresentare un punto di svolta per le missioni future e rivelarsi un modo economico per estrarre più valore scientifico dalle apparecchiature esistenti, aggiunge Parrott.
Trasformare la scienza su Marte
L’occultazione radio viene abitualmente utilizzata per indagare l’atmosfera terrestre; migliaia di misurazioni avvengono tra i satelliti di navigazione globale, dove i dati forniti vengono utilizzati per il monitoraggio atmosferico e le previsioni meteorologiche.
Tuttavia, è stata utilizzata su Marte solo tre volte in precedenza e il suo nuovo utilizzo da parte dei due veicoli spaziali dell’ESA segna la prima volta che questa tecnica viene applicata di routine su un altro pianeta. E ora che la sua fattibilità è stata dimostrata, scienziati e ingegneri stanno lavorando su come espandere l’uso di questa tecnica nelle future missioni su Marte.
“L’ESA ha ora dimostrato la fattibilità di questa tecnica, che potrebbe essere rivoluzionaria per la scienza su Marte in futuro”, afferma il coautore dello studio, il dottor Colin Wilson, scienziato di progetto per ExoMars TGO e MEX presso l’ESA. “Attualmente ci sono sette veicoli spaziali in orbita attorno a Marte; man mano che il numero di veicoli spaziali aumenta, come avverrà nei prossimi decenni, il numero di opportunità di occultazione radio aumenta rapidamente. Pertanto, questa tecnica sarà uno strumento sempre più importante per lo studio di Marte”.
Più misurazioni per migliorare i dati
Le misurazioni convenzionali dell'occultazione radio su Marte utilizzano un collegamento radio con una stazione terrestre basata sulla Terra, il che significa che la posizione di misurazione è fissa rispetto al lento movimento della Terra. Ciò rende difficile catturare i cambiamenti globali su Marte, poiché i ricercatori spesso guardano gli stessi punti e possono anche prelevare campioni solo vicino al tramonto e all’alba a causa della vicinanza della Terra al Sole, limitando la nostra visione dell’atmosfera di Marte.
Inoltre, l’occultazione radio tradizionale soffre di “stagioni di occultazione”, in cui le misurazioni possono essere effettuate solo pochi mesi all’anno a causa dell’orbita della navicella spaziale. Questi problemi possono essere risolti grazie alla mutua occultazione radio e consentono ai ricercatori di effettuare più misurazioni, nuove regioni dell'atmosfera da sondare e di esplorare per la prima volta l'intera profondità della ionosfera di Marte intorno a mezzogiorno e mezzanotte.
Fonte della notizia:
Parrott, J. et al (2024), First Results of Mars Express - ExoMars Trace Gas Orbiter Mutual Radio Occultation, Radio Science.