È la mattina del 14 marzo 2016 al cosmodromo di Baikonur, nelle steppe del Kazakistan. Sulla rampa di lancio 200/39 svetta il vettore Proton-M, un colosso della propulsione spaziale incaricato di sollevare una massa complessiva di oltre quattro tonnellate. Il payload è la missione ExoMars 2016, composta dall’orbiter Trace Gas Orbiter (TGO) e dal modulo dimostrativo di discesa Schiaparelli. Non è un lancio standard verso l’orbita terrestre bassa, ma l’inizio di una complessa coreografia balistica che richiede precisione assoluta per intercettare la traiettoria di Marte.
Alle 09:31 UTC, i sei motori RD-275M del primo stadio si accendono, sollevando il razzo in un cielo parzialmente nuvoloso. La telemetria scorre fluida sui monitor: la pressione nelle camere di combustione è nominale, l'assetto è stabile. Dopo due minuti, avviene la separazione del primo stadio, seguita dall’accensione del secondo e poi del terzo. Tutto procede secondo la timeline nominale, ma gli ingegneri sanno che la fase critica deve ancora iniziare. A meno di dieci minuti dal decollo, il carico utile, ancora incapsulato con lo stadio superiore Breeze-M, si separa dal terzo stadio del Proton su una traiettoria suborbitale. Da questo momento, il successo della missione è affidato interamente all'automazione del Breeze-M.
Non basta una singola accensione per sfuggire alla gravità terrestre. Il piano di volo prevede una sequenza estenuante di quattro accensioni separate del motore principale del Breeze-M, distribuite nell'arco di oltre dieci ore. La prima accensione posiziona il complesso in un’orbita di parcheggio bassa; la seconda lo spinge in un’orbita intermedia ellittica; la terza innalza l'apogeo a distanze estreme. I controllori di volo monitorano i dati sporadici che arrivano dalle stazioni di terra russe, attendendo la quarta e decisiva accensione. È questa spinta finale che deve impartire la velocità necessaria per l'inserzione trans-marziana.
Il silenzio in sala operativo si rompe solo per le chiamate di verifica dei sottosistemi. Dopo l'ultimo burn, alle 20:13 UTC, avviene la separazione meccanica tra lo stadio superiore e la sonda. Tuttavia, la conferma definitiva del successo arriva solo alle 21:29 UTC, quando la stazione di terra di Malindi, in Kenya, aggancia il segnale portante di ExoMars 2016. I pannelli solari si sono dispiegati correttamente e il veicolo è in salute, orientato verso il Sole. La fase di lancio e prima orbita (LEOP) si conclude positivamente: il vettore ha rilasciato la sonda su una traiettoria impeccabile, dando il via a una crociera interplanetaria destinata a durare sette mesi.
Concluso il lungo viaggio e superata la delicata fase di aerofrenaggio nell'atmosfera marziana, che ha permesso al Trace Gas Orbiter di circolarizzare la sua orbita a una quota operativa di 400 km, la missione ha iniziato a produrre risultati scientifici che hanno ridefinito la nostra comprensione dell'ambiente marziano. Sebbene il modulo Schiaparelli non sia riuscito a completare con successo l'atterraggio morbido, il TGO si è affermato come una piattaforma osservativa di eccellenza, raggiungendo e superando gli obiettivi primari di indagine atmosferica e geologica.
Il risultato scientifico più discusso e, per certi versi, sconcertante, riguarda la ricerca del metano. Precedenti osservazioni da terra e rilevazioni del rover Curiosity avevano suggerito la presenza di picchi stagionali di questo gas, considerato un potenziale biomarcatore o un indice di attività geologica residua. Gli spettrometri a bordo dell'orbiter, NOMAD e ACS, progettati con una sensibilità senza precedenti per rilevare gas in concentrazioni minime, hanno condotto la campagna di misurazione più dettagliata mai realizzata. Contrariamente alle aspettative, i dati raccolti hanno indicato un'assenza quasi totale di metano nell'alta atmosfera, fissando il limite superiore di concentrazione a valori inferiori a 0,05 parti per miliardo. Questa "non rilevazione" è un dato scientifico cruciale, poiché costringe i planetologi a rivedere i modelli sui meccanismi di distruzione chimica del metano nell'atmosfera marziana o a ipotizzare che le emissioni rilevate in superficie vengano distrutte prima di raggiungere quote elevate.
Parallelamente all'enigma del metano, lo strumento FREND (Fine Resolution Epithermal Neutron Detector) ha fornito una mappatura dell'idrogeno nel sottosuolo con una risoluzione spaziale molto più elevata rispetto alle missioni precedenti. L'analisi dei flussi di neutroni ha permesso di identificare vaste aree in cui l'idrogeno, proxy della presenza di ghiaccio d'acqua o minerali idrati, è abbondante entro il primo metro di profondità. Una delle scoperte più rilevanti è stata l'individuazione di una massiccia concentrazione di idrogeno nel sistema di canyon delle Valles Marineris, in particolare nella regione del Candor Chaos, suggerendo che l'acqua potrebbe costituire fino al 40% del materiale vicino alla superficie in quell'area specifica.
Oltre alla chimica e alla fisica del sottosuolo, la camera CaSSIS ha restituito migliaia di immagini stereoscopiche a colori, fondamentali per ricostruire modelli digitali del terreno ad alta fedeltà. Queste osservazioni hanno permesso di studiare i processi di erosione attivi, le frane e la stratificazione dei depositi polari. Infine, il TGO ha assunto un ruolo infrastrutturale indispensabile, fungendo da principale ponte radio per la trasmissione verso Terra della quasi totalità dei dati raccolti dai rover e lander operanti sulla superficie, garantendo così la continuità dell'esplorazione robotica su Marte.
