La missione rover di Mars 2020 è parte del Mars Exploration Program della Nasa, uno sforzo a lungo termine di esplorazione robotica del pianeta rosso. La missione Mars 2020 affronta obiettivi scientifici ad alta priorità per l’esplorazione di Marte, comprese domande chiave sul potenziale di vita su Marte.
Il rover Mars 2020 implementa una tecnologia simile a quella utilizzata dal rover Mars Science Laboratory arrivato su Marte nel 2012. Questo permette di ottenere un sistema collaudato riducendo i costi e i rischi della missione. Il sistema di mobilità a lungo raggio del rover gli permette di viaggiare sulla superficie di Marte per una distanza dai 5 ai 20 chilometri. Il rover, tra gli altri miglioramenti, presenta un nuovo design delle ruote.
Per la prima volta, il rover porta una trivella per prelevare campioni dalle rocce e dal suolo marziano. Raccoglie e immagazzina i campioni in tubi sulla superficie di Marte, usando una strategia chiamata “depot caching”. Il caching dimostra una nuova capacità del rover di raccolta, di archiviazione e di conservazione dei campioni. Potrebbe potenzialmente aprire la strada a future missioni che potrebbero raccogliere i campioni e riportarli sulla Terra per analisi di laboratorio intensive. La missione offre anche opportunità per raccogliere conoscenze e mostrare tecnologie che affrontano le sfide delle future spedizioni umane su Marte.
Gli aggiornamenti rilevanti sono presenti nel sottosistema robotico del rover Mars 2020: il Sample Caching Subsystem (SCS). Questo è il sistema robotico più complesso mai inviato su un altro pianeta. Gli obiettivi principali di questo sottosistema sono di raccogliere campioni di suolo e di atmosfera presenti su Marte. Questi campioni verranno conservati in tubi che rimarranno su Marte per potenziali missioni di ritorno del campione.
SCS include due elementi principali: il braccio robotico e l’Adaptive Caching Assembly (ACA). Il braccio robotico è lungo due metri con cinque articolazioni il cui compito principale è di posizionare con precisione la trivella e diversi strumenti scientifici, situati nella torretta del braccio, in punti particolari su Marte per le operazioni di prelievo del campione. Il braccio consente al rover di funzionare come un geologo umano: tenendo e usando gli strumenti scientifici con la sua “mano” o torretta. Gli “utensili manuali” del rover estraggono i campioni dalle rocce, acquisiscono immagini microscopiche e analizzano la composizione elementare e la traccia minerale delle rocce e del suolo marziano.
Una volta acquisito un campione, il braccio si incontra con il corpo del rover per trasferirlo all’ACA, dove un altro braccio robotico a tre articolazioni, braccio di manipolazione dei campioni, lo inserisce in un tubo e ne valuta lo stato.
La progettazione, i test, la verifica e la convalida ottimali del SCS richiedono una particolare figura ingegneristica: l’ingegnere di sistemi robotici. Questo ramo dell’ingegneria include la conoscenza dell’ingegneria meccanica insieme a una profonda conoscenza del software e dell’elettronica, tutti applicati ai comportamenti del flight system. Queste competenze consentono la comprensione di come le diverse funzioni del sistema robotico vengono eseguite, comprendendo gli aspetti multidisciplinari del sistema riguardanti hardware, software e dati. Il ruolo dell’ingegnere di sistemi robotici è quello di consentire la crescita armoniosa dei diversi aspetti del sistema per essere sicuri che il sistema diventi una singola entità, che funzioni come previsto, offrendo le prestazioni richieste.
Nasa Jet Propulsion Laboratory – California Institute of Technology è il luogo in cui il rover M2020 sta prendendo vita. Nessuna frase può riassumere meglio il respiro che questa istituzione rappresenta rispetto al motto del JPL: “Dare Mighty Things” (Osate cose grandi). Questo descrive veramente l’impressionante entusiasmo, l’energia e la creatività che caratterizzano questo luogo, facendone il leader mondiale nell’esplorazione della robotica spaziale del sistema solare e dell’intero universo.
