L’Uomo su Marte

70 spedizioni per il Pianeta Rosso

Mars Expeditions Credit ©: NASA, Stefano Cavina,  Mark Wade,  TRW, NPO  Energia

 

Enciclopedia Astronautica

 

 NEI SOGNI DELL’UOMO: L’ESPLORAZIONE DI MARTE


   

Dal primo progetto di spedizione marziana preparato da Wernher von Braun nel 1946, negli Stati Uniti e in Unione Sovietica, fu un susseguirsi di studi e proposte di missioni per raggiungere ed esplorare Marte.

    Alla fine degli anni sessanta la necessità di grandi potenze convinse Von Braun dell’utilità dei motori nucleari per spedizioni ai margini del sistema solare. In Russia il Progettista Capo Sergei Korolev arrivò alle stesse conclusioni pensando ad un sistema nucleare misto ad una propulsione elettrica. Le loro ricerche però furono sospese, ed infine cancellate, con la fine del programma Apollo negli Stati Uniti, e con il blocco dello sviluppo del vettore gigante N1 in Unione Sovietica.

    Lo studio per una spedizione su Marte fu ripreso negli anni ’80 in Unione Sovietica da Valentin Glushko, il successore di Korolev alla guida dell’OKB-1 - il bureau di ricerca spaziale sovietico – stimolato dalle grandi capacità di carico del nuovo vettore pesante Energia.

    Negli Stai Uniti le voci di questo rinnovato interesse sovietico per Marte, alimentate dei Media - unici veri sostenitori di una ipotetica missione marziana - motivò gruppi di studio privati ed industrie ad elaborare nuovi scenari e sembrò far rinascere una nuova “corsa per Marte”. Nessuno dei progetti studiati ebbe mai l’appoggio diretto dei rispettivi Governi, ma questa atmosfera portò alla ribalta interessanti concetti per l’esplorazione umana del Pianeta Rosso. Tutto però si fermò nuovamente con il collasso dell’Impero Sovietico, la sospensione dello sviluppo del vettore Energia e la messa in “naftalina” della navetta spaziale Buran.

    Oggi la nuova “Visione Spaziale”, indicata dalla Amministrazione Bush, mira a rendere l’uomo nuovamente protagonista dell’esplorazione spaziale, ed ha indicato come obiettivi primari il ritorno sulla Luna entro il 2018 e l’esplorazione di Marte entro il 2030. Mentre la NASA sta compiendo i primi passi in questa direzione, gli equilibri spaziali sono cambiati. Con i lanci dell’astronave Shenzhou i cinesi si sono dimostrati terza potenza spaziale ed hanno apertamente dichiarato di essere interessati alla Luna (sulla quale vorrebbero sbarcare nel 2012) ed a Marte. La Russia d’altro canto non vorrà restare certamente “fuori dal gioco” comunque al momento nessuno dei tre paesi ha dichiarato la spedizione su Marte come un obiettivo nazionale a lungo termine.

    Solo il futuro potrà dirci quale direzione prenderà l’esplorazione umana del sistema solare. Per il momento accontentiamoci di vedere brevemente, grazie ai disegni della NASA e di (©) Mark Wade, ed alle notizie ottenute dal sito Enciclopedia Astronautica una breve raccolta delle oltre 70 missioni pensate per Marte negli ultimi 60 anni.  

    La lettura delle idee proposte e dei ripetuti punti cardine (più lanci in orbita bassa - appoggio alla stazione spaziale o ad una base lunare - l’utilizzo di propulsori alternativi) ci darà un’idea complessiva di come si potrà sviluppare una futura missione per il Pianeta Rosso.

 

Von Braun Mars Expedition - 1952

Wernher von Braun pensò la sua prima missione marziana nel 1948. Espose le sue idee nel 1952, che in seguito raggiunsero una grande popolarità quando il Collier magazine, pubblicò una serie di libri sul tema e la Walt Disney ne fece un programma televisivo. La gigantesca spedizione prevedeva 10 astronavi e 70 uomini d’equipaggio. Quello che lascia stupefatti è che lo scenario pensato da Von Braun nel ‘48 è ancora valido oggi.

 

 

 

MPK

Il primo progetto dell’Unione Sovietica per una missione spaziale umana su Marte fu preparato negli anni ‘50 da M. Tikhonravov. Il suo Complesso Pilotato Marziano - Martian Piloted Complex (MPK) - avrebbe avuto una massa di totale di 1.630 tonnellate ed avrebbe portato su Marte un equipaggio di 10 persone per una missione di 30 mesi.

 

 

 

Von Braun Mars Expedition - 1956

Una nuova spedizione marziana è presentata da Von Braun e Willy nel libro l’Esplorazione di Marte del 1956. Il progetto era una versione ridotta e migliorata del precedente (1952). Ley e Von Braun ridussero la spedizione a due sole navi e 12 persone d’equipaggio.

 

 

 

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Stuhlinger Mars 1957

Nel 1954 Ernst Stuhlinger concepì la prima spedizione marziana a propulsione elettrica. Un reattore nucleare (o un collettore d’energia solare) avrebbe provveduto a muovere le turbine per produrre energia elettrica al fine di alimentare un motore a ioni che avrebbe usato del cesio come propellente. Il progetto, studiato sotto gli auspici della US Army Ballistic Missile Agency, si sviluppò per sei anni - dal 1953 al 1959 -  ed ebbe gran fama grazie ad una trasmissione televisiva trasmessa il 4 dicembre 1957 dalla Walt Disney. Stuhlinger immaginò una spedizione di dieci astronavi che avrebbero portato un equipaggio di 200 uomini su Marte.

 

 

 

TMK-1

Nel 1959 un gruppo di ingegneri della Sezione 3 del laboratorio di progetti spaziali OKB-1 di Korolev, guidata da G. U. Maksimov, iniziò lo studio teorico per l’esplorazione di Marte e del sistema solare. Il progetto prevedeva l’utilizzo del supervettore lunare N1. L’astronave TMK-1 sarebbe pesata 75 tonnellate ed avrebbe portato un equipaggio di tre uomini in un flyby (giro ravvicinato intorno al pianeta per poi rientrare a Terra) di Marte senza effettuare uno sbarco. Dopo un viaggio di 10 mesi e mezzo l’equipaggio avrebbe sganciato sul pianeta una serie di veicoli d’esplorazione radio controllati prima di riprendere il viaggio di ritorno. Il progetto prevedeva la partenza della missione l’8 giugno 1971. I cosmonauti sarebbero rientrati il 19 luglio 1974 dopo un viaggio di tre anni, un mese e due giorni.

 

 

 

Bono Manned Mars Vehicle

Nel 1960 Philip Bono, che lavorava presso l’industria aerospaziale Boeing, propose una spedizione basata sulla tecnica del “singolo lancio” (con una sola grande astronave). Lo scenario dipinto da Bono dimostrava la reale possibilità di una simile missione, che richiedeva l’assemblaggio dell’astronave marziana in orbita terrestre tramite il lancio di più vettori di carico.

 

 

 

Mars Expedition NASA Lewis 1960

Il Mars Expedition è il primo studio del laboratorio Lewis della NASA in cui si prevede l’utilizzo di un motore nucleare. L’astronave avrebbe portato sette astronauti sulla superficie di Marte per una missione di 40 giorni. L’aspetto critico della missione era la ricerca della massima protezione degli uomini alle radiazioni del reattore durante i lunghi mesi di viaggio. Era stata proevista una ampia superficie triangolare di dissipatori di calore. Gli astronauti sarebbero stati alloggiati sulla prua dell'astronave, il più lontano possibile dal reattore.

 

 

 

 

 

 

 

 

TMK-E

In URSS, Feoktistov si accorse che il progetto TMK-1 era troppo limitato se si fosse eseguito solo un  flyby di Marte. Nel 1960 il suo gruppo rivide il progetto aggiungendo alla missione lo sbarco dei cosmonauti. L’astronave sarebbe stata costruita in orbita grazie al lancio di due (o più) vettori N1. La propulsione sarebbe stata nucleare per dare energia ai motori elettrici a ioni. Per proteggere l’equipaggio dalle radiazioni si pensò di montare il reattore su di un lungo tubo telescopico che lo avrebbe allontanato dai quartieri dell’equipaggio. Cinque landers (più mezzi semoventi) sarebbero scesi sulla superficie costituendo una base in grado di sostenere la vita e trasportare i cosmonauti in un’esplorazione marziana di un anno (terrestre). Con il passare degli anni l’architettura del progetto fu profondamente modificata mano a mano che si avevano nuove conoscenze sulla natura dell’atmosfera marziana e della sua superficie.

 

 

 

EMPIRE Aeronutronic

Sotto richiesta della NASA tre industrie aerospaziale studiarono il profilo di una missione marziana “tipo” (EMPIRE) L’astronave della Aeronutronic disegnata per compiere solo un flyby di Marte nel 1962, aveva una massa totale di 170 tonnellate e sarebbe stata lanciata in una orbita bassa terrestre dal lancio di un supervettore Nova (vettore mai costruito a favore del più piccolo Saturno V, che avrebbe portato gli USA sulla Luna). La missione avrebbe avuto una durata di 21 mesi. Il lancio era stato ipotizzato per il 19 luglio 1970.

 

 

 

EMPIRE General Dynamics

Il Manned Mars Orbiter della General Dynamics è un progetto che prevedeva un’astronave della massa di 900 tonnellate. L’astronave sarebbe stata assemblata in orbita dal lancio di due vettori Nova oppure da quello di otto Saturno V. Il viaggio per Marte sarebbe durato 15 mesi, partendo nella finestra di lancio del mese di marzo 1975.

 

 

 

EMPIRE Lockheed

Il disegno della Lockheed prevedeva una missione di flyby, con una astronave della massa di 10 tonnellate. Il progetto utilizzava le tecnologie Apollo e sarebbe stato preparato con un lancio in orbita di un singolo Saturno V. Il viaggio sarebbe durato 22 mesi partendo il 24 settembre 1974. Questo progetto aveva la possibilità di essere sviluppato e realizzato se vi fosse stato l’appoggio politico ed il denaro necessario.

 

 

 

Stuhlinger Mars 1962

Nel 1962 Ernst Stuhlinger, che lavorava al Research Projects Division della US Army propose una nuova astronave, lunga 150 metri con un equipaggio di 15 uomini, a propulsione elettrica a ioni. Rispetto alla sua precedente proposta la missione fu ridotta ad una durata totale di 475 giorni.  

 

 

 

 

Faget Mars Expedition

Nel 1963 la NASA sponsorizzò a Houston una Conferenza Nazionale sull’esplorazione di Marte nella quale si esaminarono tutte le proposte in circolazione. Le conclusioni furono che partendo dagli stessi presupposti la realizzazione di un’astronave ed un lander separati per una missione marziana era fattibile con le tecnologie disponibili. La massa totale della missione dipendeva dal tipo di propulsione scelta - da 270 a 1140 tonnellate - e dal tipo d’esplorazione scelta.

 

 

 

Mavr

Una nuova variante del progetto marziano sovietico TMK-1 fu studiata dal team di Maksimov che propose l’utilizzo di un singolo N1. Al ritorno dalla missione marziana, per rallentare la propria velocità ed immettersi in orbita terrestre, la missione prevedeva un flyby di Venere. In questo modo si sarebbe potuto studiare anche questo pianeta. Al progetto fu dato il nome di "Mavr" (MArs - VeneRa).

 

 

 

TRW Mars

La industria americana TRW propose, nel 1963, una spedizione su Marte che avrebbe utilizzato il metodo della aerofrenata per entrare in orbita marziana e per il successivo rientro sulla Terra, dopo aver rallentato eseguendo un  swingby (passaggio nel campo gravitazionale) di Venere. Con questa tecnica si sarebbe potuto ridurre la massa totale della spedizione di un quinto ed utilizzare una convenzionale propulsione chimica.

 

 

 

 

Project Deimos

Il progetto Deimos era una proposta di Philip Bono che negli anni ’60 immaginò l’utilizzo di un vettore Rombus (un single-stage-to-orbit booster allora allo stato concettuale che prevedeva l’utilizzo di motori a spina conica) e singoli elementi separati per la discesa sul pianeta ed il successivo ritorno in orbita e poi a Terra.

 

 

 

 

UMPIRE Convair

Sotto contratto con la NASA di Huntsville, le principali compagnie spaziali eseguirono nel 1963 una nuova serie di studi per una missione marziana “tipo”. Le proposte si chiamavano Unfavourable Manned Planetary - Interplanetary Roundtrip Expedition (UMPIRE) e coinvolsero la General Dynamics – Convair e la Douglas.

 

 

 

UMPIRE Douglas

Sotto contratto con la NASA di Huntsville, le principali compagnie spaziali eseguirono nel 1963 una serie di studi per una missione marziana. Le proposte si chiamavano Unfavourable Manned Planetary - Interplanetary Roundtrip Expedition (UMPIRE) e coinvolsero la General Dynamics – Convair e la Douglas.

 

 

 

MORL Mars Flyby

Una missione per un flyby marziano da realizzarsi in pochi anni fu proposta dalla Douglas nel 1965. La missione doveva svolgersi nel 1973. La proposta utilizzava il progetto di laboratorio orbitale militare MORL - Manned Orbiting Research Laboratory - come habitat per gli astronauti durante la missione di trasferimento al Pianeta Rosso.

 

 

 

 

FLEM

Il FLEM era un ardito concetto di missione marziana presentato alla stampa nei primi anni ’70. La missione FLEM prevedeva che un modulo di discesa si staccasse dall’astronave madre una volta giunta nei pressi del Pianeta Rosso e prima che questa compisse un flyby del pianeta prima di immettersi in una orbita solare. Una volta conclusa l’esplorazione su Marte, gli astronauti sarebbero ripartiti dalla superficie per ricongiungersi con l’astronave al suo passaggio intorno a Marte di ritorno dalla sua orbita solare. In seguito si sarebbe corretta la rotta per consentire il rientro sulla Terra. Dato che l’astronave non doveva compiere una frenata per entrare in orbita marziana si sarebbe potuto risparmiare il peso del carburante necessario. L’intera spedizione sarebbe così potuta essere lanciata da un singolo vettore Saturno V.

 

 

 

 

KK

In Unione Sovietica il lavoro di revisione sul progetto TMK riprese nel maggio 1966, prima che il bureau  OKB di Korolev si trasformasse nel laboratorio di sviluppo e ricerca N1-L3. Il progetto cambiò sigla diventando KK – (Complesso Spaziale per Spedire una Missione Umana su Marte). Fu mantenuta la propulsione nucleare-elettrica, mentre l’intero complesso fu rivisto al fine di ridurre la massa complessiva.  

 

 

 

 

IMIS 1968

Nel gennaio 1968 la Boeing pubblicò un resoconto di 14 mesi di studio per una missione marziana.  L’ Integrated Manned Interplanetary Spacecraft (IMIS) riassumeva il culmine di una decade di studi condotti dalla NASA e dalle altre industrie aerospaziali e rappresentò il punto di partenza per i progetti degli anni ’80. Il progetto della Boeing prevedeva l’utilizzo di cinque razzi nucleari (PPM Nerva) per spingere l’astronave che era composta da più moduli che fungevano da stiva, un lander per la discesa su Marte o MEM (Mars Escursion Module), un Modulo di Missione per l’equipaggio (MM) e un modulo biconico per il rientro nell’atmosfera terrestre o EEM (Earth Entry Module). La modularità e flessibilità del progetto IMIS rendeva possibile la realizzazione di 15 – 20 missioni su Marte e Venere nel periodo 1975 - 1980. 

 

 

 

MEK

Il Mars Expeditionary Complex (MEK) fu disegnato per portare un equipaggio composto da tre a sei elementi in una missione marziana di 630 giorni. La propulsione primaria dell’astronave doveva essere costituita da un generatore nucleare di 15 MW la cui energia avrebbe alimentato una propulsione elettrica a ioni. Il sistema di propulsione secondaria per le manovre di correzione i rotta restava a propellenti liquidi convenzionali.

 

 

 

Von Braun Mars Expedition - 1969

La visione finale di Von Braun per una missione marziana fu presentata alla fine del 1969 e sfruttava le tecnologia Apollo. Il piano eliminava molti dei possibili rischi legati ad una missione così lunga e difficile. Due astronavi avrebbero viaggiato in convoglio dalla Terra a Marte. Sarebbero state completamente riutilizzabili ad esclusione del MEM (Mars Excursion Module) utilizzato per scendere sulla superficie marziana e per risalire in orbita. Questo progetto costituisce l’ultimo tentativo di Von Braun per realizzare il suo sogno di esplorare Marte. Il Governo Americano non era interessato a missioni interplanetarie e lo stesso programma Apollo per la Luna fu in poco tempo ridotto cancellando ogni possibilità di utilizzare le enormi potenzialità del Saturno V. Due anni dopo, amareggiato, Von Braun lasciò la NASA.

 

 

 

NASA Mars Expedition 1971

L’ultimo progetto della NASA per una spedizione marziana è datato 1971 (seguirà poi una sospensione totale fino agli inizi degli ’80) fu il Mars Expedition che prevedeva di utilizzare tecnologie dello shuttle allora in progettazione.

 

 

 

MK-700

In Unione Sovietica Chelomei fu il solo Disegnatore Capo a completare un progetto per Marte e riuscire a presentarlo al Governo Sovietico. Abbandonando l’idea di utilizzare il vettore lunare N1, il cui sviluppo era stato sospeso, Chelomei propose di utilizzare il nuovo vettore pesante UR 700 (in stato di progettazione). Due UR 700  avrebbero consentito di assemblare in orbita una astronave con una massa totale di 1400 tonnellate - chiamata MK-700 – in grado di raggiungere Marte. Un reattore nucleare avrebbe fornito l’energia necessaria a sostenere le 250 tonnellate di carico utile costituito dal Modulo Alloggi, il Mars Lander ed il Modulo di rientro. Una commissione ministeriale valutò il progetto che per complessità prevedeva una lunga preparazione a partire dal 1972. In considerazione del lungo tempo necessario alla sua realizzazione ed all’enorme spesa necessaria, il Governo non approvò la proposta e fece sospendere gli studi.

 

 

 

Mars 1986

Il laboratorio di progettazione areospaziale NPO Energia riesumò lo studio di Chelomei basandosi sulle grandi capacità di carico del nuovo vettore pesante – allora in costruzione – Energia, utilizzabile al posto del N1 e dei due UR 700. Gli studi che si svilupparono in un arco di tempo che andava dal 1978-1986 utilizzarono parte di quanto messo a punto da Chelomei insieme alle nuove tecnologie disponibili.

 

 

 

Planetary Society Mars Expedition 1983

La missione Flyby-Rendezvous Landing Mission fu messa a punto nel 1983 dalla Planetary Society. Dopo aver raggiunto ed esplorato Marte, lo scenario ipotizzava il rientro degli astronauti a Terra dopo aver effettuato un rendezvous con un veicolo automatico di rientro, al suo passaggio nelle vicinanze di Marte – una ipotesi simile alla vecchia proposta di missione FLEM degli anni ‘70. Il progetto però aveva l’handicap del rischioso aggancio al veicolo automatico, in quanto si aveva a disposizione una sola possibilità d’aggancio. Tutte le traiettorie quindi dovevano essere perfette e nessun dovevano accadere contrattempi di nessun genere pena la perdita della possibilità di effettuare rendezvous e quindi di rientrare. La missione di 1096 giorni doveva partire il 5 giugno del 2003.

 

 

 

Case for

Mars II

La spedizione Case for Mars II era un piano che fu presentato alla conferenza aerospaziale del 10 - 14 luglio 1984. La missione si proponeva di stabilire un’infrastruttura permanente nello spazio in grado di assicurare una sicura ed economica esplorazione di Marte. Il progetto avrebbe sfruttato tutte le proposte studiate fino allora allo scopo di minimizzare costi e massimizzare il ritorno scientifico. Si prevedeva la costruzione d’idonei habitat sulla superficie marziana e di fabbricare in situ i propellenti necessari al rientro, ed alla sopravvivenza dell’avamposto.

 

 

 

 

Lagrangian Interplanetary Shuttle Vehicle

Nel giugno del 1985 si ebbe la prima proposta di missione con partenza da uno dei punti Langregiani della Terra (aree in cui la gravità Terra-Sole-Luna è in equilibrio e dove è possibile stabilire basi senza necessariamente contrastare la gravità del pianeta con grande dispendio di carburante). Con i necessari materiali lanciati da Terra, tramite vettori chimici, da questo punto si sarebbe potuto preparare adeguatamente una navetta spaziale interplanetaria per Marte.

 

 

 

 

Pioneering the Space Frontier

Nel 1984 fu formata la National Commission on Space calla cui guida fu messo l’ex Amministratore della NASA Thomas Paine. Il repor finale, dal titolo  Pioneering the Space Frontier, presentava una spediaione dalle infrastrutture e una spese faraoniche circa 700 miliardi di dollari per un periodo che andava dal  1995 al 2020. La spedizione sarebbe partita entro il 2025. Per il suo costo proibitivo, il rapporto non fu mai preso in seria considerazione, neppure nei suoi aspetti generali, dal Governo degli Stati Uniti.

 

 

 

Ride Report

A Sally Ride, prima donna astronauta degli Stati Uniti, la NASA chiese nel 1986 di presiedere un comitato che studiasse un nuovo piano strategico per l’esplorazione spaziale degli anni futuri. Il rapporto, conosciuto come Ride Report, fu pubblicato nell’agosto del 1987 e fra le varie proposte conteneva un piano per l’esplorazione di Marte da farsi antro il 2005.

 

 

 

 

 

 

Mars Evolution 1988

Per fronteggiare quella che sembrava diventare una nuova corsa a Marte, innescata dalle notizie del rinnovato interesse in Unione Sovietica per l’esplorazione del Pianeta Rosso, nel 1988 la NASA preparò quattro diversi studi per una spedizione marziana attuabile in tempi brevi.  Degli scenari proposti il Mars Evolution era quello più realistico e, nei suoi aspetti generali, quello più somigliante al piano presentato dall’ente spaziale nel 2005  per tornare sulla Luna. Lo scenario del 1988 prevedeva di stabilire una base permanente sulla Luna. Acquisite le necessarie esperienze e collaudati i materiali si sarebbe poi potuto procedere ad impiantare su Marte una base simile ma in due fasi. La struttura lunare avrebbe compreso un impianto di produzione ossigeno che sarebbe poi stato spedito alla volta di una delle due lune di Marte (Phobos o Deimos). Da questo avamposto, in condizioni facilitate per la esigua gravità si sarebbero prodotti i propellenti chimici per rifornire i motori. Dalle lune marziane poi si sarebbero preparate tutte le infrastrutture (anche queste giunte dalla Luna) necessarie a realizzare un avamposto permanente su Marte. Lo scenario vedeva l’utilizzo di veicoli elettrici di nuova generazione. Lo sbarco previsto per il 2010.

 

 

 

Mars Expedition

1988

Il secondo scenario, chiamato Human Expedition to Mars o Mars Espedition 88 aveva il solo obiettivo di raggiungere Marte scendervi e ritornare al solo scopo di conquistare il primato (politico più che scientifico) di essere riusciti a giungere per primi sul suolo del Pianeta Rosso prima dei sovietici. Una volta giunti sulla superficie l’equipaggio avrebbe dedicato il proprio tempo ad una intensiva esplorazione dell’area. Una variante prevedeva il passaggio e l’esplorazione di una delle due lune marziane.

 

 

 

 

Phobos Expedition

1988

La terza missione selezionata, come la Mars Espedition 88, prevedeva l’utilizzo di tecnologie già disponibili per raggiungere in tempi brevissimi la prossimità di Marte ed operare solo alla esplorazione di Phobos senza tentare di scendere sul pianeta. La missione realizzabile entro il 2003 avrebbe preceduto di tre anni una seconda missione che prevedeva lo sbarco su Marte.

 

 

 

Mars 1989

Nel 1989 venne alla ribalta un nuovo progetto sovietico. Si trattava della missione Mars 1989 ideata dalla NPO Energia. Il profilo della missione riprendeva il progetto del 1986 con la sostituzione del motore nucleare della astronave con uno di tipo convenzionale a propellenti chimici. L’energia elettrica necessaria era assicurata da una grande superficie (almeno 200 metri quadrati) di pannelli solari derivati da quelli utilizzati con successo sulle stazioni spaziali Salyut 7 e  Mir.

 

 

 

Mars Evolution 1989

Il Mars Evolution case del 1989 era lo sviluppo del progetto del 1988 per la realizzazione d’una base permanente ed autosufficiente su Marte. La base doveva funzionare come un avamposto polare artico terrestre e dare modo agli esploratori di vivere in modo confortevole e sicuro durante la loro permanenza sulla superficie. Il progetto prevedeva l’utilizzo di veicoli di trasferimento spaziale che sarebbero stati assemblati ed attrezzati nei pressi della Stazione Spaziale Freedom. Allo scopo di risparmiare carburante le immissioni in orbita marziana sarebbe avvenuta sfruttando la tecnica della aerofrenata. Nel lungo viaggio di trasferimento era previsto l’utilizzo della gravità artificiale.

 

 

 

Mars Expedition

1989

L’obiettivo primario del progetto Mars Expedition 1989 era verificare la effettiva possibilità di realizzare una spedizione marziana enntro I primi anni del 21 secolo. Il progetto prese in esame una spedizione che prevedeva l’utilizzo di un singolo veicolo, che contenesse l’equipaggio ed i mezzi di trasferimento necessari a tutte le fasi dell’esplorazione. Il progetto prevedeva l’utilizzo di un singolo vettore pesante per il lancio ed il trasferimento nella traiettoria trans-marziana. La missione prevedeva la permanenza di tre astronauti sulla superficie di marte per un periodo massimo di 20 gg.

 

 

 

Mars Direct

Spinti dall’ondata d’interesse per l’esplorazione di Marte, nel 1991, l’industria aerospaziale Martin Marietta propose ai laboratori Ames della NASA una missione chiamata 'Mars Direct', preparata dai ricercatori Zubrin, Baker, and Gwynne. La proposta si evidenziava per la sua semplicità ed economicità complessiva ma non fu mai presa in considerazione dai vertici dell’ente spaziale.

 

 

 

90 Day Study

In seguito alla pubblicazione del Ride Report, l’amministrazione Bush annunciò il proprio appoggio (11 maggio 1991) ad una eventuale missione marziana da farsi entro il 2014 dopo il completamento della Stazione Spaziale Freedom. Per rispondere alla richiesta del Presidente di valutare una missione marziana, la NASA preparò nell’ottobre del 1989 uno studio (preparato in 90 giorni) nel quale propose una missione per Marte del costo stimato di 285 miliardi di dollari, una cifra considerevole che no ottenne mai il parere favorevole del Congresso. La missione prevedeva l’utilizzo della Stazione Spaziale Freedom, di nuovi veicoli per il trasferimento a Marte e nuove tecniche di navigazione astronautica.

 

 

 

STCAEM Cryogenic AeroBrake

Il concetto di STCAEM – Cryogenic-Aerobrake (CAB) – proposto dalla ditta aerospaziale Boeing fu utilizzato per diverso tempo dalla NASA come veicolo “tipo” per l’esplorazione di Marte. La proposta è del 1989 e costituiva il compendio delle migliori opportunità prodotte negli anni precedenti in tema d’esplorazione marziana. La sua peculiarità, ed unica tecnologia innovatrice era l’estensivo utilizzo della tecnica di aerofrenata ad alta energia - High-Energy AErobraking (HEAB - per immettersi in orbita marziana. Il concetto però richiedeva un sistema propulsivo ad alta energia con conseguente necessità di grandi quantità di propellente.La possibilità di effettuare una spedizione su Marte utilizzando la tecnica CAB richiedeva l’esecuzione di rendezvous fra diversi veicoli in orbita marziana. Il veicolo consisteva in tre elementi principali il  Mars Excursion vehicle (MEV), il Mars Transfer Vehicle (MTV) e il Trans-Mars Injection Stage (TMIS).

 

 

 

STCAEM NEP

Il concetto STCAEM non si fermò al solo utilizzo di propulsori criogenici, una sua variante prevedeva l’utilizzo della propulsione nucleare elettrica - Nuclear Electric Propulsion (NEP) - per il trasferimento dalla orbita terrestre a quella marziana. Grazie all’impulso specifico elevatissimo fornito dai motori a ioni il sistema permetteva di raggiungere Marte e ritornare in tempi brevi senza l’utilizzo del complesso metodo dell’aerofrenata. Questi fattori permettevano una grande flessibilità alla missione e grandi opportunità di scelta per i luogo dello sbarco. L’esigua massa del propellente proposto per il motore elettrico – argon – aveva inoltre il vantaggio di occupare solo un terzo del peso dell’intero complesso di veicoli. Gli svantaggi di questa tecnologia erano che al tempo della proposta un motore di questo tipo esisteva solo sulla carta. Progettare e costruire un propulsore così complesso unito ad un sistema di enormi radiatori di raffreddamento non permetteva di stabilire tempi di realizzazione della seppur ipotetica missione marziana.

 

 

 

STCAEM NTR

La proposta STCAEM abbinata ad un razzo termonucleare - nuclear thermal rocket (NTR) - costituisce la terza ed ultima variante del progetto della Boeing. L’immediata disponibilità di motori di questo genere non esisteva al tempo della proposta, ma motori nucleari erano gia stati studiati e sperimentati prima del loro abbandono - progetto NERVA 1960-1970 - si trattava quindi di una idea perseguibile riprendendo lo studio e lo sviluppo dei motori nucleari.

 

 

 

STCAEM SEP

Il progetto per una spedizione marziana che utilizzasse un veicolo di trasferimento dotato di propulsione elettrica solare – solar electric propulsion (SEP) – fu l’unico degli studi STCAEM a proporre un sistema non convenzionale che non fosse nucleare. Il motore elettrico offriva il vantaggio d’essere riutilizzabile e di portare l’astronave in orbita marziana senza l’utilizzo dell’aerofrenata. Gli svantaggi stavano nella mancanza d’esperienze nella produzione di pannelli solari ad alta efficienza di così grande superficie – l’equivalente di sei campi da calcio – inoltre non si conoscevano i limiti strutturali dei pannelli sottoposti ad impulsi specifici così elevati.

 

 

 

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Mars Semi-Direct 1991

La missione Mars Semi-Direct era una via di mezzo fra la missione Mars Direct proposta da  Zubrin e quella della NASA conosciuta come Design Reference Mission 1.0.

 

 

 

Synthesis Study

Il supporto dell’Amministrazione Bush dell’11 maggio 1991, per una missione marziana entro il 2014, oltre alla citata proposta della NASA, coincise con la pubblicazione del rapporto America on the Threshold nato dalle analisi eseguite da un gruppo di studio privato, il SEI Synthesis Group. Lo scenario proposto era simile allo STCAEM della Boeing con motore nucleare.

 

 

 

ERTA

Nello stesso anno i sovietici si fecero notare nuovamente per il loro progetto ERTA (Elecktro-Raketniy Transportniy Apparat) una astronave nucleare a propulsione elettrica per Marte che utilizzava anche un sistema di propulsione convenzionale.

 

 

 

Design Reference Mission 1

Il Design Reference Mission 1.0 fu la prima di una serie di proposte – maggio 1993 – dello Space Exploration Iniziative del laboratorio Lewis della NASA.  Il progetto era la versione “secondo la NASA” della proposta Mars Direct di Zubrin. La NASA prevedeva di utilizzare un’astronave di grandi dimensioni portata in orbita da un vettore pesante costruito con tecnologie derivate dallo shuttle. Una volta in orbita il missile avrebbe utilizzato un propulsore nucleare per il trasferimento dalla Terra a Marte. La missione avrebbe portato sei uomini sul Pianeta Rosso.

 

 

 

Mars 1994

Nel 1994 compare una nuova proposta russa per una missione marziana propulsa da un motore nucleare bi-modulare denominato RD-0410. Un equipaggio di cinque uomini avrebbe affrontato la missione che aveva una durata totale di 460 giorni.

 

 

 

 

Mars Together

Negli anni 1994-95, lo studio di progettazione russo RKK Energia, ed il Jet Propulsion Laboratory (JPL) della NASA condussero uno studio congiunto che fu chiamato Mars Together. Lo studio metteva a confronto per la prima volta le tecniche esaminate dai due paesi per affrontare una missione marziana. Il progetto prevedeva l’utilizzo di grandi superfici di pannelli solari e motori nucleari per una missione che avrebbe portato come prima fase alla esplorazione completo della superficie di Marte dalla sua orbita. A scopo sperimentale era stato previsto il lancio di un satellite della massa di 150 kg con un pannello solare di 30 metri quadrati con motori elettrici che avrebbero avuto una spinta di 3 kw allo scopo do testare l’affidabilità dei motori elettrici a ioni.

 

 

 

 

Athena

Nel 1996 Robert Zubrin propose una nuova missione marziana che chiamò Athena. La missione sarebbe rimasta nell’area marziana per circa un anno permettendo così al suo equipaggio di studiare il pianeta utilizzando veicoli e sonde automatiche lanciate durante l’avvicinamento.

 

 

 

Combo Lander Mission

Nella primavera del 1998, la NASA portò a termine un nuovo studio per l’esplorazione di Marte che sfruttava la potenza di carico di tre vettori pesanti (ancora da costruire). Per la propulsione il team si basò  su un motore elettrico a celle solari - solar electric propulsion (SEP) – per portare i materiale e le attrezzature necessarie alla spedizione in orbita alta terrestre. Lo studio affronta in modo inedito le tecniche di lancio, attracco e partenza per Marte. Il risultato più significativo fu lo sfruttamento intensivo delle nuove tecnologie disponibili.

 

 

 

Design Reference Mission 4 NTR

Il DMR 4 – Design Reference Mission (NTR) – della NASA costituì una nuova revisione del progetto originale con una rivisitazione delle masse e dei carichi utili, sempre alla ricerca di ridurre al minimo indispensabile il peso totale della astronave. La riduzione però non andò oltre il 2,5% della massa iniziale. Si abbandonò il costoso ed innovativo sistema di propulsione a celle solari passando ad un propulsore bimodale (NTR) dove un singolo reattore nucleare ebbe fornito la potenza elettrica necessaria alla propulsione ed ai carichi privilegiati ed essenziali dell’astronave. Tutti questi studi teorici in realtà non erano mai finalizzati alla vera realizzazione di una spedizione per Marte ma costituivano solo il punto di partenza per una eventuale missione.

 

 

 

 

Design Reference Mission 4 SEP

Nel 1998 il laboratorio Lewis della NASA riprese nuovamente il Design Reference Mission e mise a punto una nuova astronave mossa da un veicolo di trasferimento marziano a propulsione elettrica (SEP)  la cui energia era fornita da una batteria di pannelli solari.  Il trasporto degli elementi della missione sarebbe stato eseguito solo da cinque shuttle modificati contro gli otto previsti nel progetto del 1997.

 

 

 

Dual Lander Mission

Un dibattito interno alla NASA portò alla modifica della missione Combo Lander perché troppo complessa e costosa.

La missione fu nuovamente rivista questa volta partendo dai principi esposti con il progetto Design Reference-Mission, con l’utilizzo di due lander, sei uomini d’equipaggio e due opportunità di missione e l’utilizzo d’attrezzature in grado di produrre sulla superficie Marziana i carburanti necessari al ritorno e l’ossigeno per gli habitat (ISRU). La missione prevedeva di superare eventuali problemi tecnici in superficie utilizzando moduli e mezzi spediti su Marte prima dell’arrivo dell’equipaggio. La massa totale calcolata per la missione era di 600 tonnellate che richiedevano almeno 12 lanci di vettori pesanti,

 

 

 

Mars Society Mission

Nel 1999 la Mars Society, fondata da Zubrin, propose una missione marziana che eliminava i maggiori difetti contenuti nelle titaniche ed impossibili missioni studiate dalla NASA. Partendo dai presupposti stabiliti con il Design Reference Mission, Zubrin in collaborazione con il California Institute of Technology sviluppò uno scenario alternativo meno costoso e di più facile approccio.  L’equipaggo venne ridotto a sei unità. Vennero proposti nuovi tipi di habitat ed astronavi più leggere. I lanci delle attrezzature in orbita terrestre furono calcolati sulla disponibilità di vettori esistenti come il Delta IV. Non era necessario l’utilizzo di propulsori nucleari od elettrici. Solo l’energia elettrica in superficie, per far funzionare habitat e  ISRU  sarebbe stata ottenuta da un piccolo reattore nucleare. La proposta, ampiamente esposta nel libro di Zubrin The Case for Mars, è l’unica attualmente eseguibile con le tecnologie disponibili.

 

 

 

Marpost

Nel dicembre del 2000 Leonid Gorshkov dei laboratori RKK Energia propose una nuova missione umana per Marte alla cui partecipazione potevano concorrere la NASA e l’ESA. La Manned Mars Orbital Expedition voleva essere una alternativa alla partecipazione russa alla International Space Station (ISS). La spedizione aveva anche lo scopo di rilanciare la Russia come potenza spaziale cardine nell’esplorazione dl cosmo. Il Marpost (Mars Piloted Orbital Station) era un’astronave modulare con una massa totale di 400 tonnellate che poteva essere montata in orbita prima del suo lancio per Marte. I componenti dovevano essere lanciati dal potente vettore Energia, ancora oggi disponibile ma inutilizzato.

 

 

 

 

NASA Exploration Team (NExT)

I risultati di NExT sono stati presentati dal 10 al 19 ottobre 2002 al Congresso Mondiale sullo Spazio che si è tenuto al Houston, nel Texas, accolti con grande interesse dagli oltre 13.000 delegati, rappresentanti di quasi tutti i paesi della Terra. C

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