Nonostante lo sforzo per restare ottimisti, sembra ormai chiaro che le speranze che il lander Schiaparelli dia segni di vita siano sfumate. A farlo dedurre alcune dichiarazioni incrociate di ESA. La prima, cauta ma significativa, nel report ufficiale della missione: "I propulsori sono stati brevemente attivati ma sembra probabile che si siano spenti prima del previsto, ad una quota che è ancora da determinare".
La seconda, decisamente più forte, nella dichiarazione che Paolo Ferri (responsabile delle operazioni di volo) ha rilasciato all'agenzia di stampa ANSA: "I dati che abbiamo dicono che la sequenza di atterraggio ha funzionato fino al distacco dello schermo posteriore e del paracadute. A quel punto l'accensione dei retrorazzi ha funzionato solo per tre secondi, poi il computer di bordo ha deciso di spegnerli".
Non è molto, e sia chiaro che non ci sono al momento in cui scriviamo dichiarazioni ufficiali in cui ESA certifica pubblicamente che Schiaparelli si è schiantato. Tuttavia possiamo farci un'idea con qualche calcolo, a partire dai dati di dominio pubblico, che abbiamo avuto modo di condividere con voi in un articolo precedente.
In particolare, è noto che Schiaparelli pesa 577 kg, e che è entrato nell'atmosfera marziana a un'altitudine di circa 121 km e una velocità di circa 21000 km/h.
Stando ai dati nominali (che potete vedere nella grafica ESA ufficiale riportata sopra) a 11 Km di altitudine la velocità di caduta era scesa a 1650 km/h. A questo punto sappiamo per certo che Schiaparelli ha aperto il paracadute, perché l'ha confermato ESA durante la conferenza di questa mattina.
Sappiamo anche che ha espulso correttamente lo scudo termico e il paracadute, e che ha acceso i retrorazzi. Stando ai dati nominali avrebbe quindi dovuto essere a una velocità di 240 km/h. Con l'accensione di 1 minuto dei retrorazzi avrebbe dovuto rallentare fino a 7 km/h. Sempre che sia vero che i propulsori siano stati accesi solo per 3 secondi, questo significherebbe che Schiaparelli avrebbe toccato il suolo con un impatto approssimativo di 370 km/h circa.
Il calcolo - che riportiamo di seguito - potrebbe non essere preciso perché ci sono delle variabili non confermate, ma rende l'idea.
Nel calcolo bisogna tenere conto che l'atmosfera su Marte è estremamente rarefatta, quindi l'effetto di rallentamento dovuto all'attrito con l'atmosfera è praticamente nullo.
Se volete mettervi alla prova con i conti, ecco quelli che abbiamo fatto noi, e il relativo link al notebook Julia così anche gli appassionati di programmazione potranno divertirsi a seguire i conti:
Secondo i piani avremmo dovuto avere:
velocità iniziale: v0 = 250 km/h
quota iniziale: x0 = 1.1 km
tempo iniziale: t0 = 23 s
velocità allo spegnimento dei razzi: v1 = 4 km/h
quota allo spegnimento dei razzi: x1 = 2 m
tempo allo spegnimento dei razzi: t1 = 52 s
Assumendo costante l'accelerazione dei razzi, l'accelerazione totale a cui sarebbe dovuto essere sottoposto Schiaparelli in questi 52 - 23 = 29 s era di:
a = (v1 - v0)/(t1 - t0) = -2.356 m/s^2
Sempre assumendo che l'accelerazione dei razzi fosse costante, avrebbe dovuto percorrere uno spazio di
Δx = v0*(t1 - t0) + 0.5*a*(t1 - t0)^2 = 1023 m
che è compatibile con la variazione |x1 - x0| = 1098 m.
L'accelerazione di sopra è la somma di accelerazione dei razzi a_r (negativa, verso l'alto) e accelerazione di gravità g (positiva, verso il basso) che sull'equatore di Marte (nelle vicinanze del Meridiani Planum) dovrebbe valere g = 3.71 m/s^2 (l'accelerazione non è costante fra la superficie e 1.1 km di quota, ma cambia di meno dell'1 per mille), quindi l'accelerazione dei soli razzi era di:
a_r = a - g = (v1 - v0)/(t1 - t0) - g = -6.069 m/s^2
I razzi hanno funzionato per 3 secondi, assumendo che per questi 3 secondi abbiano fornito un'accelerazione costante pari al valore calcolato sopra (non sappiamo se questa sia un'ipotesi valida) Schiaparelli in questo tempo sarebbe sceso alla quota
s = x0 - [ v0*(3 s) + 0.5*a*(3 s)^2 ] = 902.3 m
a una velocità di
v1' = v0 + a*(3 s) = 62.38 m/s
Da questo punto in poi avrebbe fatto una caduta libera nel campo gravitazionale di Marte, a una velocità finale di
v_f = sqrt( (v1')^2 + 2*g*s) = 102.9 m/s = 370.2 km/h.
Quanto al tempo di caduta, dovrebbe essere precipitato per circa 10 s; anche questa informazione è nel notebook Julia.
Una conclusione che ci rattrista, perché dopo il fallimento di Beagle 2 l'Europa si sarebbe meritata un plauso internazionale e una soddisfazione senza compromessi. Il compromesso invece è d'obbligo, e guardando il bicchiere mezzo pieno è da ammettere che nonostante il destino del lander, ExoMars 2016 non si possa definire un fallimento. La parte di missione relativa all'orbiter è stata impeccabile, e per molto tempo il TGO ci invierà dati scientificamente rilevanti.
La parte di missione relativa alla raccolta delle informazioni in fase di discesa è stata soddisfatta quasi del tutto, dato che dei sei minuti intercorsi fra l'ingresso in atmosfera e l'atterraggio sono omessi 50 secondi. Non è andata a buon fine la parte sperimentale di 2 giorni che avrebbe dovuto svolgere Schiaparelli, oltre ai 50 secondi maledetti dell'atterraggio.
Inconvenienti che insegneranno molto a chi sta progettando ExoMars 2020 e che ci permetteranno di realizzare un rover migliore per la prossima missione. Del resto andare su Marte non è un gioco: come ricordava qualcuno nei commenti, oltre la metà delle missioni ha fallito. E non stiamo parlando di Europa, ma di tutti.
Mosè Giordano è dottorando in astrofisica all'Università del Salento, ha al suo attivo pubblicazioni su Astrophysical Journal, MNRAS (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society) e altre prestigiose riviste specializzate, si occupa di divulgazione scientifica ed è un appassionato di tecnologia. Le sue specializzazioni sono relatività generale, microlensong gravitazionale, ricerca di pianeti extrasolari. Collabora con Tom's Hardware per la produzione di contenuti scientifici.