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Perchè gli pneumatici di gomma
non funzionano su Marte

Quattro rover sono stati trasportati su Marte, anche se i problemi legati al loro utilizzo sul pianeta rosso devono ancora essere risolti. In quale maniera le agenzie spaziali affrontano la scienza dell'esplorazione dell'ostile superficie di Marte?

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non funzionano su Marte

Dovendo programmare un viaggio su strada, di sicuro sottoporremmo la nostra auto a una rapida ispezione prima di partire. Rabbocco dell'olio, controllo delle luci e degli pneumatici. 

Perchè gli pneumatici di gomma non funzionano su Marte 01

Ma cosa faremmo se dovessimo andare su Marte?

Prima di tutto, controlleremmo se il riscaldamento funziona perchè di sicuro l'aria sarà fresca. Su Marte le temperature possono arrivare anche e meno 107 gradi Centigradi,  che è il punto al quale la gomma si trasforma in un materiale simile al vetro. Provate a dare un calcetto ad uno pneumatico ed esso andrà in frantumi. Perciò non c'è da meravigliarsi che i rover su Marte non si muovano su ruote in gomma. 

E se le basse temperature non riuscissero a mettere fuori uso il materiale, lo farebbe senz'altro il peso del robusto pneumatico in gomma, aggiunto a quello del telaio e del cerchio. I rover che circolano su Marte devono essere leggeri per diversi motivi, ma essenzialmente a causa delle difficoltà legate alla necessità di trasferirli in maniera sicura su un altro pianeta senza l'aiuto dell'uomo. I margini di errore sono molto ridotti.  

La superficie di Marte è ricca di polveri, terra e rocce frantumate, chiamate regolite, ed è una superficie che non perdona. Se il rover è troppo pesante, nel momento in cui esso viene a contatto con il terreno, potrebbe fracassarsi, e non atterrare, con il risultato che la missione sarebbe finita prima ancora di iniziare.

Rock and roll
Ecco il motivo per cui è necessario che le ruote dei rover destinati a Marte siano molto sottili. In genere, ciascuna ruota è lavorata da un unico blocco di alluminio ed è ridotta al minimo indispensabile. Nel rover Curiosity, che atterrò su Marte nell'agosto del 2012, ciascuna ruota aveva uno spessore di 0,75 mm. Le ruote avrebbero potuto essere più grosse, ma ciò avrebbe comportato un aumento di peso,  probabilmente eccessivo.  Secondo la NASA l'aggiunta di un millimetro di spessore comporterebbe un aumento di peso delle ruote pari a 10 kg., e per compensare tale aumento sarebbe necessario sacrificare gli strumenti necessari per le ricerche.  Per questo motivo gli scienziati che progettano i rover destinati a Marte sono alla costante ricerca del miglior compromesso tra peso e funzionamento.

Tuttavia, le sottilissime ruote attualmente in uso implicano altri problemi che la NASA deve comunque affrontare, spiega Emily Lakdawalla della Planetary Society. Alcuni di questi sono diventati evidenti poichè i rover lasciavano le tracce sulla fitta polvere rossa. 

La superficie di Marte, continua Emily Lakdawalla, è risultata essere molto più massacrante di quanto ci si aspettasse. La NASA ha definito le condizioni della superficie che Curiosity sta percorrendo come "denti di squalo incastrati nel cemento".

Si tratta di un problema ancora maggiore di quanto potrebbe sembrare a causa del funzionamento del sistema di sospensioni di Curiosity e di altri rover simili. Se una ruota urta una roccia o un finisce in una buca, essa distribuisce il carico sulle altre ruote.  In alcuni casi ciò ha fatto sì che una delle ruote rimanesse incastrata più in profondità nella superficie rispetto a quanto previsto.

Perchè gli pneumatici di gomma non funzionano su Marte 02

Una presa migliore 
La conseguenza è stata che sulla superficie delle ruote si sono creati dei fori che si sono allargati mano a mano che il rover si muoveva. I fori ovviamente rallentano Curiosity, il quale necessita di maggiore potenza per continuare a muoversi e ciò "ruba" energia che potrebbe essere altresì utilizzata per raccogliere dati o inviarli alla terra.

La NASA sta attualmente lavorando sui più recenti progetti delle ruote del futuro per i propri rover; la prossima missione è prevista per il 2020 e ovviamente saranno necessari alcuni cambiamenti. Emily Lakdawalla spiega che al momento non sono stati ancora scelti nuovi progetti, ma gli scienziati ci stanno lavorando. “Dubito che i materiali saranno diversi: ciò che sicuramente sarà diverso è il progetto.”

“Non si tratta solo dei fori” continua la Lakdawalla, “si tratta anche del galleggiamento sulla sabbia, che continua ad essere un problema esasperante.” Curiosity e gli altri rover sono dotati di flange o “costole” posizionate sulle ruote: esse dovrebbero contribuire ad una migliore presa sulla superficie nelle condizioni di ridotta gravità (circa il 40 percento di quella terrestre) presenti su Marte.

Il lavoro sporco
Le flange sono necessarie poichè, secondo il Dottor Terence Richards della University of Cranfield, che ha studiato il modo in cui diversi tipi di ruote si comportano sul terreno marziano, la superficie del pianeta rosso ha delle caratteristiche, a parte la bassa forza di gravità, che rendono gli spostamenti molto impegnativi. 

Prima di tutto, Marte è un pianeta estremamente asciutto. “Ciò significa che il materiale della superficie tende a perdere compattezza, e quindi può supportare un peso minore. Lo sprofondamento è un grosso problema Se lo sprofondamento aumenta, la resistenza al rotolamento aumenta e la richiesta di energia pure.” 

Le ruote deformabili possono essere d'aiuto in quanto forniscono una maggiore superficie di contatto e contribuiscono a distribuire il carico. Basta un errore e il rover, come pure la missione, potrebbero fallire miseramente.  

“L'unica cosa che non si vuole è rimanere bloccati” spiega il Dottor Richards. 

Le innovazioni che la NASA sta implementando nei propri rover non sono solamente nell'ottica dell'utilizzo su Marte. Nel 2015 ha costruito un'auto elettrica di dimostrazione chiamata Modular Robotic Vehicle, che utilizza in parte una tecnologia simile. Le ruote sterzano indipendentemente l'una dall'altra e sono controllate da un joystick, il che rende le operazioni di parcheggio molto semplici. Quest'auto utilizza pochissima energia, è in grado di sfrecciare a 70 km all'ora (44 miglia) ed è controllata da un computer. Attualmente non sembra che essa possa entrare in produzione per essere correntemente utilizzata sulla Terra, anche se è evidente che ovunque essi siano utilizzati, i rover sono in grado di fungere da apripista.

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