Il caso ha voluto che proprio nello stesso periodo in cui il MRO iniziava la sua missione, è "deceduta" un'altra sonda americana, la Mars Global Surveyor, operativa in orbita attorno a Marte da ben 10 anni.
Lanciata il 12 agosto 2005, il MRO ha raggiunto il pianeta rosso nel febbraio 2006. Le manovre di inserimento orbitale e di aerofrenaggio hanno impegnato i tecnici NASA per alcuni mesi al termine delle quali l'orbita della sonda si è stabilizzata ad una distanza compresa tra i 225 km e i 320 km dalla superficie. Testata tutta la strumentazione di bordo, e terminata la congiunzione del pianeta con il Sole durante la quale Marte è transitato dietro la nostra stella, l'8 novembre 2006 è iniziata ufficialmente la missione scientifica.
Il MRO analizzerà in maniera estremamente dettagliata la superficie di Marte, allo scopo di individuare un potenziale luogo di atterraggio per future missioni sul pianeta. Il Mars Reconnaissance Orbiter verrà in pratica utilizzato dalla NASA per la pianificazione delle future missioni al suolo.
L'ente spaziale americano sta infatti programmando un nuovo lander chiamato Phoenix che dovrebbe partire nel 2007, mentre nel 2009 è previsto il Mars Science Laboratory, un rover avanzato. Il MRO è una sonda dotata di strumenti ad alta risoluzione progettati per studiare il miglior punto di atterraggio su Marte. Gli strumenti del MRO consentiranno alla NASA di scegliere il luogo con i minor rischi e i maggior benefici dal punto di vista scientifico.
Tutto questo con l'obiettivo primario di portare l'uomo su Marte entro il 2030!
Nel frattempo, vista la notevole potenza della camera ottica del MRO, l'HiRISE, che dovrebbe raggiungere una risoluzione di 25-30 cm/pixel, la sonda verrà utilizzata per cercare dove sono finite due lander che negli anni scorsi si dovrebbero essere schiantati sulla superficie marziana: l'americana Mars Polar Lander (1999) e l'europeo Beagle (2003).
Molto lavoro attende quindi il Mars Reconnaissance Orbiter.
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