Perché gli Emirati Arabi Uniti hanno inviato una sonda su Marte?

Il 19 luglio 2020, alle 23:58 italiane, gli Emirati Arabi Uniti (EAU) hanno compiuto uno storico lancio spaziale dal Giappone: hanno inviato una sonda verso Marte. La sonda si chiama Al Amal, che tradotto vuol dire “speranza”. Ecco il video del lancio.

Il lancio è al minuto 18.

Nelle intenzioni degli Emirati, la sonda Amal si metterà in orbita attorno a Marte a febbraio 2021 ma non farà misure che già altri hanno fatto. A bordo di Al Amal ci sono tre strumenti: una camera per ottenere immagini (EXI), uno spettrometro a infrarossi (EMIRS), uno spettrografo a ultravioletti (EMUS). La camera EXI cercherà di ottenere immagini ad alta risoluzione nell’ultravioletto e nella luce visibile; gli altri due strumenti invece studieranno per bene l’atmosfera marziana con particolare attenzione alle particelle di polvere e acqua sospese nell’atmosfera di Marte. L’obiettivo principale della missione è capire come l’energia delle particelle sulla superficie di Marte si propaga e dissipa attraverso gli strati dell’atmosfera. Capire per bene l’atmosfera di Marte è fondamentale per le future missioni alla volta del pianeta rosso.

Un quadro dei prossimi passi della missione Al Amal (Hope in inglese, cioè speranza).

Gli EAU seguono Unione Sovietica, Stati Uniti, Giappone, Unione Europea, India e Cina nei tentativi di conquista del pianeta rosso. Gli EAU in particolare però esistono da quasi cinquant’anni eppure hanno già inviato una sonda verso Marte. Certo, i soldi non mancano da quelle parti: tuttavia si è in errore se si pensa che la missione sia un vezzo petrolifero. Allo stesso modo, si commette un errore se si ritiene che gli EAU abbiano preparato una missione verso Marte per il puro amore della conoscenza.

Se gli EAU esistono da circa 50 anni, non c’è da meravigliarsi che l’agenzia spaziale degli EAU esista da soli 6 anni. Ora, va bene i soldi e il petrolio, ma io in 6 anni non sono riuscito a combinare granché della mia vita (spero sia andata meglio a voi): allora come hanno fatto gli EAU a mettere in piedi una missione verso Marte senza avere alcuna precedente esperienza nella ricerca spaziale?

La risposta è nella parola collaborazione. Già il fatto che il lancio sia avvenuto dal Giappone rende un po’ l’idea del fatto che se gli Emirati avessero fatto tutto da soli, beh, sarebbe stato arduo. Ma la collaborazione non si è limitata a una rampa di lancio.

Il centro di ricerca Mohammed bin Rashid Space Centre (MBRSC) degli EAU ha collaborato con varie università americane: lo strumento EXI è stato costruito in collaborazione con la University of Boulder, in Colorado (USA); lo strumento EMIRS è stato costruito in collaborazione con la Arizona State University (USA); lo strumento EMUS è stato costruito in collaborazione con il Laboratory for Atmospheric and Space Physics, di nuovo della University of Boulder in Colorado (USA).

A questo punto, come diceva l’inarrivabile Antonio Lubrano, la domanda sorge spontanea: perché tutta questa fretta? Perché Marte? Perché lavorare intensamente a un progetto nazionale e spingere con gli aiuti da fuori? Non fraintendetemi, le collaborazioni vanno benissimo; qui ci stiamo chiedendo perché gli EAU hanno sentito l’esigenza di andare in fretta e furia su Marte a tutti i costi.

Non dobbiamo arrovellarci troppo per rispondere: per fortuna la risposta la fornisce direttamente il principe degli Emirati Arabi Uniti, Hamdan bin Mohammed, che su Twitter ha postato un video a proposito.

Per chi di voi conosce l’arabo sarà già tutto chiaro. Una descrizione in inglese del contenuto di questo video è sul Khaleej Times, il giornale in lingua inglese di Dubai, in questo articolo qui. Il principe nel suo video fornisce cinque motivi che hanno spinto gli Emirati a lanciarsi verso Marte. Vediamoli insieme.

Il primo motivo è molto semplice: non c’è futuro senza scienza e senza conoscenza. Il secondo motivo è già più nazionalista: gli EAU vanno su Marte perché vogliono dimostrare alle nuove generazioni arabe che l’impossibile è possibile. Andiamo avanti con la terza ragione: secondo il Principe, il viaggio degli EAU verso Marte è un messaggio di speranza a tutti gli Arabi, per affermare che gli Emirati possono competere nel mondo della scienza e della tecnologia. Gli EAU guidano oggi questo cambio di passo nel mondo arabo. Il quarto motivo scende sempre più nello specifico: gli EAU stanno andando su Marte perché andare su Marte vuol dire avere grandi ambizioni, ovvero non si tratta soltanto di costruire e lanciare una sonda ma, sempre secondo il principe, si tratta di costruire le basi per il domani. E, infine, la quinta ragione. Il principe ricorda che gli EAU stanno per festeggiare i primi 50 anni di esistenza e sono già proiettati ai prossimi 50 anni: dal deserto della penisola araba al deserto di Marte, di nuovo l’impossibile che diventa possibile.

Tra le righe ma non troppo il principe delinea non solo il futuro dell’agenzia spaziale degli Emirati; è molto chiaro anche il motivo principale per cui è stato scelto di inviare una sonda su Marte. Il motivo è passare da zero a cento, ovvero fare immediatamente un grande salto nelle capacità scientifiche e tecnologiche degli Emirati. Il principe dice una cosa molto vera: non c’è futuro senza scienza e conoscenza. Allo stesso tempo è evidente che il futuro di cui parla è soprattutto un futuro economico, che guarda al prodotto interno lordo più che allo sviluppo scientifico (per non parlare delle questioni politiche che, prima di tutto, passano dal PIL).

Gli Emirati forse hanno capito prima degli altri paesi arabi che il petrolio non durerà per sempre o almeno che l’economia basata sul petrolio non potrà continuare a generare sempre gli stessi profitti. Assicurarsi una crescita tecnologica permette di investire i soldi guadagnati oggi in nuovi ambiti di mercato domani.

Se gli Emirati sono in grado di inviare sonde su Marte, vuol dire che sono partner tecnologici affidabili. In questo senso, le collaborazioni sono state strategiche: perché fare da soli quando si può crescere con l’aiuto degli altri? Affidereste la costruzione di uno spettrografo a ultravioletti agli Emirati oppure, per esempio, alla Croazia? Se la missione Al Amal avrà successo e verranno raccolti dati dell’atmosfera di Marte senza disguidi, beh, la risposta alla domanda è ovvia. In più, gli Emirati possono sempre dire di aver imparato dagli americani, che di strumenti da dislocare su Marte se intendono eccome. In questo modo gli Emirati Arabi Uniti sono entrati di peso nel mercato globale dello sviluppo di strumenti spaziali: l’obiettivo è sia tornare sulla Luna sia andare per la prima volta su Marte e chi vuole un pezzo (leggi: soldi) della torta deve mostrare le proprie capacità. Per gli Emirati andare su Marte non è un obiettivo bensì un mezzo per sviluppare le capacità tecnologiche per affrontare il mercato globale nei prossimi decenni.

La strategia degli Emirati Arabi Uniti suona come impeccabile: è un mostrare al mondo che gli EAU non sono solo terre di petrolio ma anche luoghi che sviluppano tecnologia sofisticata. Poi, certo, c’è una sonda che arriverà su Marte: oltre a stimolare automaticamente investitori (anche esteri) a mettere soldi nella ricerca scientifica nella terra degli emiri, allo stesso tempo gli EAU metteranno un’importante vessillo attorno a un altro pianeta. Mica poco. Se, anche dopo aver letto le dichiarazioni audaci del principe degli Emirati, comunque vi sorprende che gli EAU abbiano scelto di andare prima su Marte anziché optare per la Luna, pensate a questo: l’Unione Sovietica già nel 1960 provò a inviare la prima sonda verso Marte (e fu un insuccesso già al lancio), qualche mese prima del volo del Vostok 1 con Yuri Gagarin.

Non bisogna pensare che questa strategia sia esclusiva degli Emirati. In realtà avrei potuto scrivere questo post anche per l’India, la Cina, Israele, e molti altri. Avevamo già parlato su questo blog di come lo spazio possa essere una risorsa dai risvolti economici importanti (leggi qui il caso dell’Etiopia). Molte altre nazioni hanno capito da tempo che lo sviluppo delle missioni spaziali è l’amo con cui riuscire a pescare nuovi capitali d’investimento e nuovi mercati. Sicuramente lo sviluppo commerciale è molto avanzato per ora solo negli Stati Uniti, dove accanto l’agenzia spaziale nazionale (NASA) sono presenti diversi soggetti privati che hanno già riscosso ottimi risultati, tuttavia possiamo constatare che le altre nazioni del mondo non sono certo rimaste con le mani in mano negli ultimi anni.

Non credo che il contenuto di questo post sia molto sorprendente. Da (ex) astrofisico ovviamente sono felice se nuovi strumenti accurati e precisi riescono a raccogliere dati importanti che ci permettono di capire meglio come funziona l’universo. Ma sarei un ingenuo se non ponessi gli sviluppi tecnologici della ricerca astrofisica all’interno della cornice del capitalismo globale. Se volete un’ulteriore prova, pensate al Recovery Fund, il debito comune che l’Unione Europea metterà a disposizione per andare incontro agli effetti dell’epidemia di Covid-19. Per racimolare quei soldi dal bilancio europeo sono stati fatti dei tagli, in un gioco tessile di uncinetto monetario. E così, i soldi a disposizione della ricerca scientifica sono calati rispetto a quanto preventivato. Sappiamo già che cosa vuol dire: meno soldi per la ricerca scientifica vuol dire più selezione per i progetti che verranno proposti, cioè meno progetti saranno finanziati. E quali progetti avranno più probabilità quindi di essere finanziati? Non ci sono dubbi: quelli che potranno avere il maggior ritorno in termini soprattutto economici.

Se negli anni della guerra fredda la corsa allo spazio era soprattutto uno strumento per ottenere il predominio sulla Terra, oggi la nuova corsa allo spazio è principalmente l’ingresso dell’umanità in un nuovo gigantesco mercato economico che frutterà milioni solo a chi sarà capace di sfruttarlo.

NASA Perseverance è in viaggio verso Marte: arriverà a febbraio 2021

Oggi 30 luglio 2020, alle 13:50 ore italiane, un razzo Atlas V è partito dalla base statunitense di Cape Canaveral con destinazione Marte: a bordo del razzo, il rover NASA Perseverance e il drone NASA Ingenuity (che vuol dire “ingegno”, attenzione ai falsi amici in inglese).

Il momento del lancio di NASA Perseverance da Cape Canaveral oggi 30 luglio 2020.

Entrambi i robot fanno parte della missione NASA Mars 2020, un programma molto ambizioso con cui la NASA vuole studiare in dettaglio la presenza di potenziali forme di vita sul pianeta rosso.

Viaggio e arrivo su Marte: i dettagli

Il viaggio della missione dovrebbe concludersi il 18 febbraio 2021, se tutto andrà bene.

Una volta arrivata su Marte, NASA Perseverance dovrà atterrare e qui inizierà la fase forse più delicata della missione. La procedura dovrebbe essere quella indicata in questa infografica: Perseverance toccherà la superficie marziana nel cratere Jezero.

Fasi dell’atterraggio di NASA Perseverance, a febbraio 2021.

Atterrare su Marte non è una passeggiata. Molte missioni hanno fallito in passato (ne ho parlato nella mia ultima newsletter della domenica, se volete riceverla anche voi – è gratis – andate a questo link).

A febbraio 2021, Perseverance entrerà nella rarefatta atmosfera di Marte a una velocità tale per cui il suo scudo termico raggiungerà una temperatura di circa 2370 gradi Celsius. Poi si aprirà un paracadute che porterà Perseverance fino agli ultimi 10 km di altitudine da scendere: a questo punto, 8 retrorazzi dovranno fare l’ultimo passo sulla superficie del cratere Jezero. Una volta atterrata, Perseverance farà compagnia al rover NASA Curiosity e a tutti gli altri che sono rimasti, anche inattivi, sul pianeta rosso. Un pianeta interamente abitato da robot, per ora.

Il luogo dell’atterraggio: il cratere Jezero

Il cratere Jezero è ritenuto un ottimo posto per fare ricerche di tipo astrobiologico perché si ritiene che parecchio tempo fa fosse un lago marziano, o che comunque ci fosse qualche fiume da quelle parti. Ma una volta arrivato sano e salvo sulla superficie di Marte, che cosa farà precisamente questo nuovo rover? Prima di tutto, ovviamente, studiare segni di vita passata (e presente?) e la geologia della zona di atterraggio. Poi, un altro obiettivo, è quello di raccogliere dei campioni di roccia marziana con l’obiettivo di tenerli sigillati per poi un giorno farli arrivare sulla Terra per analizzarli. A questo scopo, Perseverance arriverà su Marte con 43 provette di titanio da riempire. La questione dell’eventuale missione di recupero di queste provette è tutta da definire, ma alla NASA hanno preparato tutto in modo tale che le provette possano restare chiuse ermeticamente su Marte per almeno 20 anni. Qualcosa poi ci inventeremo nel frattempo.

Il piccolo elicottero marziano

Il drone NASA Ingenuity che dovrebbe poter essere in grado di volare nel cielo marziano è prima di tutto un esperimento. L’atmosfera di Marte è meno densa di quella della Terra quindi le condizioni di volo sono diverse da quelle che permettono ai droni di volare sulla Terra (e per questo la fase di atterraggio è sempre delicata, come dicevamo prima). Tuttavia, riuscire a far scorrazzare un piccolo elicottero sul pianeta rosso dovrebbe proprio aiutare a capire meglio queste condizioni in modo più preciso. Se tutto va bene, sarà la prima volta di un drone su Marte.

Immagine che ipotizza la bellezza del drone Ingenuity su Marte

Gli strumenti a bordo di Perseverance: quali sono e a che cosa servono

Parliamo di cose tecniche, di strumenti per esempio. Qui sotto c’è un’immagine di NASA Perseverance con indicati gli strumenti di bordo. Come vedete ci sono delle gran fotocamere ma anche una stazione meteo (MEDA), uno spettrometro a raggi-x (PIXL), uno strumento in grado di produrre ossigeno a partire dall’anidride carbonica marziana (MOXIE), un radar per studiare che cosa c’è sotto la superficie di Marte (RIMFAX), uno spettrometro a ultravioletti (SHERLOC) con relativa camera (WATSON) – che simpatici alla NASA per la scelta dei nomi, eh.

Strumenti a bordo di NASA Perseverance

In particolare, gli spettrometri PIXL e SHERLOC saranno in grado di studiare gli elementi chimici presenti su Marte con grande precisione; la tecnologia di MOXIE che converte anidride carbonica in ossigeno è un ottimo test per vedere come migliorare questo tipo di strumenti per future missioni, quindi sarà importante capire se e come funzionerà; il radar RIMFAX sarà essenziale per scrutare il sottosuolo marziano con una risoluzione spaziale dell’ordine del centimetro.

Il costo (irrisorio) della missione

In totale, la missione è costata 2,8 miliardi di dollari e dovrebbe lavorare su Marte per almeno 687 giorni terrestri. Considerando la popolazione USA pari a 330 milioni di abitanti, possiamo dire che è come se ogni statunitense pagasse 4 dollari all’anno per questa missione durante la permanenza su Marte: una cifra irrisoria data la vastità di potenziali ritorni scientifici e, visto che gli americani (ma in generale tutti direi) non fanno mai nulla per niente, anche economici.

Bene, ora mettiamoci comodi e attendiamo metà febbraio 2021 per il prossimo aggiornamento: buon viaggio Perseverance!

Per la prima volta abbiamo una foto di più pianeti attorno a una stella lontana 300 anni luce e simile al Sole

I pianeti che si trovano al di fuori del Sistema solare, cioè i pianeti che orbitano attorno ad altre stelle, si chiamano esopianeti.

Abbiamo sempre sospettato dell’esistenza di altri sistemi planetari come il nostro Sistema solare, ma la prima conferma, la prima evidenza diretta, l’abbiamo avuta nel 1995 quando fu scoperto il primo esopianeta. Da allora di strada ne abbiamo fatta parecchia: conosciamo oltre 4000 esopianeti, alcuni grossi e gassosi come Giove ma altri anche più piccoli e rocciosi come la Terra. Non abbiamo ancora abbastanza informazioni sull’atmosfera dei pianeti potenzialmente simili alla Terra, ma nei prossimi anni magari riusciremo a ottenere queste informazioni – anche se abbiamo già metodi per ottenerle quasi subito.

Abbiamo anche scoperto pianeti in orbita alla stella più vicina al Sole, cioè Proxima Centauri (e uno dei pianeti l’ha scoperto, in collaborazione con altri, un molisano, l’astrofisico Fabio Del Sordo). La maggior parte di questi esopianeti è scoperta in un modo molto intelligente quanto difficile da visualizzare: gli esopianeti sono scoperti grazie al fatto che quando passano davanti alla stella attorno a cui orbitano fanno una piccola eclissi. Questa è un’idea geniale per scovare nuovi mondi nella nostra Via Lattea; inoltre, il fatto che riusciamo a misurare con precisione le variazioni di luminosità di stelle lontane decine se non centinaia di anni luce dice tutto sul potenziale tecnologico di cui disponiamo oggi. I telescopi spaziali NASA Kepler in passato e NASA TESS al momento sono stati e sono attenti osservatori di queste variazioni di luce minuscole e ci permettono di scoprire nuovi pianeti di continuo.

Misurare la variazione di luce di una stella ci permette di scoprire la presenza di un esopianeta, ma è possibile riuscire a fotografarne uno? La risposta è: sì. Tempo fa ne avevo parlato proprio su questo blog: si trattava della storia della stella Beta Pictoris e del pianeta che si è formato là attorno. In questo caso si vede molto bene il moto del pianeta attorno alla stella Beta Pictoris nel corso degli anni: ci vuole pazienza con l’astrofisica, tanta pazienza.

È fantastico scoprire migliaia di pianeti e riuscire a fotografarli: quando vediamo questi sistemi planetari in formazione stiamo studiando qualcosa che è successo al Sistema solare qualche miliardo di anni fa. Miliardi di anni fa, pensate, e noi esseri umani viviamo solo al massimo un centinaio di anni o riusciamo a parlare con i nonni che ci raccontano le loro esperienze di 50 anni prima, per un totale di storia da toccare con mano di più o meno 200 anni. Invece qua parliamo di fenomeni fisici avvenuti 4-5 miliardi di anni fa, così, giusto per rendere l’idea.

A proposito: sarebbe bello magari riuscire a fotografare un sistema planetario davvero simile al Sistema solare. Voglio dire, magari riuscissimo a fotografare una stella tipo il Sole con più pianeti che le orbitano attorno (con un pianeta solo era già successo in passato, proprio come pianeti tipo la Terra attorno ad altre stelle). Qua si tratta di essere riusciti ad osservare, non un pianeta, bensì ben due, cioè un complesso sistema planetario che si è formato attorno a una stella come il Sole. Tecnicamente sarebbe come osservare parte del passato del nostro Sistema solare e avremmo accesso a informazioni altrimenti inaccessibili al nostro limitato spettro generazionale.

Ecco, questa cosa è successa: il 20 luglio 2020 l’ESO (European Southern Observatory) ha condiviso con tutti la prima immagine di un sistema planetario attorno a una stella simile al nostro Sole. Questa qui.

Immagine della stella TYC 8998-760-1 con I due esopianeti TYC 8998-760-1b e TYC 8998-760-1c.

Questa immagine è stata ottenuta con uno strumento molto sensibile alla luce infrarossa chiamato SPHERE e montato sul VLT (Very Large Telescope) dell’ESO, telescopio collocato nel deserto di Atacama in Cile – tra l’altro gran posto per i telescopi, anche se la storia della costruzione dei telescopi in Cile e il rapporto con la popolazione cilena è una storia che andrebbe approfondita, e un giorno qui su Quantizzando lo faremo, promesso. Se vi interessa, potete trovare qua un articolo di qualche tempo fa in cui vi raccontavo un’altra gran performance di SPHERE.

Tornando all’immagine qui sopra, la stella in alto a sinistra si chiama TYC 8998-760-1 e quelli indicati dalle due frecce sono i due pianeti TYC 8998-760-1b e TYC 8998-760-1c (non è mancanza di fantasia, ma necessità di catalogare velocemente…). L’immagine è stata ottenuta bloccando l’immagine della stella TYC 8998-760-1, altrimenti sarebbe stato impossibile osservare i due pianeti: per riuscire in questo è stato usato uno strumento che si chiama coronografo, praticamente un filtro per bloccare la luce della stella principale verso il telescopio.

Nell’immagine, lo avrete sicuramente notato, ci sono altri puntini luminosi (per esempio in basso a sinistra): quelli però non sono pianeti, sono stelle lontane che sono finite nella foto, una specie di photobombing in pratica.

Esempio di photombing: dovete immaginare che le due atlete in primo piano sono gli esopianeti TYC 8998-760-1b e TYC 8998-760-1b e la Regina Elisabetta II è invece una delle stelle sullo sfondo.

Gli astrofisici del VLT sono stati in grado di distinguere gli esopianeti dalle stelle sullo sfondo scattando più foto del sistema planetario, a tre anni di distanza. Fortuna vuole che la stella TYC 8898-760-1 si muove molto velocemente e quindi tre anni sono stati sufficienti. Nelle immagini ad anni di distanza si vede che quelli che ora sappiamo essere esopianeti si muovono proprio insieme alla stella TYC 8998-760-1, mentre le stelle sullo sfondo nelle varie immagini stanno sempre nella stessa posizione. Quindi quei due puntini sono pianeti, daje.

La stella TYC 8998-760-1, l’abbiamo detto, è una stella tipo il Sole. Ma non ha l’età che ha il nostro Sole oggi: la stella TYC 8998-760-1, secondo le stime, ha un’età di 17 milioni di anni, giovanissima per essere una stella come il Sole (il nostro Sole ha 5 miliardi di anni e funzionerà per altri 5 miliardi di anni, perciò fate vobis). Però la massa di TYC 8998-760-1 è simile a quella del Sole; il sistema di TYC 8998-760-1 si trova tuttavia a 300 anni luce da noi, quindi l’immagine ci sta mostrando che cosa accadeva 300 anni fa da quelle parti. Capite subito che per quanto riguarda le tempistiche che vi ho appena descritto dei fenomeni in gioco (cioè cambiamenti su scala di miliardi di anni), il fatto di vedere le cose com’erano 300 anni fa non è affatto un problema.

Altra cosa importante: i due pianeti individuati sono due pianeti giganti gassosi. In particolare TYC 8998-760-1b orbita a 160 unità astronomiche dalla stella TYC 8998-760-1, mentre l’altro pianeta TYC 8998-760-1c orbita a 320 unità astronomiche. Per confronto, la Terra orbita a 1 unità astronomica (150 milioni di km) dal Sole, mentre Giove orbita a circa 33 unità astronomiche dal Sole. Anche con le masse siamo oltre Giove: TYC 8898-760-1b e TYC 8998-760-1c sono rispettivamente 14 volte e 6 volte più massicci del nostro Giove. Tutti i dettagli, con tutti gli studi fatti sul sistema planetario di TYC 889-760-1 sono nell’articolo scientifico di Bohn et al..

Possiamo porci domande sui due pianeti osservati. Faccio un esempio su tutti, per cercare di portarvi al cuore della questione di come si possano usare immagini come quella ottenuta di TYC 8998-760-1 per studiare, di riflesso, il passato del Sistema solare: si sono formati là dove li osserviamo oppure sono pian piano migrati verso le regioni più interne e vicino quindi alla stella TYC 8998-760-1? Per rispondere a una domanda del genere bisogna studiare le orbite dei due esopianeti giganti: se risulteranno essere circolari allora saranno orbite stabili per cui potremo dire con ragionevole certezza che i due esopianeti si sono formati in loco; altrimenti, se le orbite risulteranno più ellittiche, allora probabilmente siamo di fronte a un caso instabile e quindi una migrazione dei pianeti da una regione all’altra del proprio sistema planetario. Come gli autori Bohn et al. dicono nel loro articolo, ci vorranno altre osservazioni future per rispondere per bene a questa domanda.

La notizia da portare a casa è che questo tipo di studi sono possibili oggi. E lo sono perché abbiamo strumenti come SPHERE sul VLT, per esempio. Quindi oggi possiamo gettare il nostro sguardo lontano nello spazio come non abbiamo mai fatto e, allo stesso tempo, lontano nel tempo come mai successo prima. Vediamo che cosa riusciremo a scoprire.