La sfida logistica dell’esplorazione lunare Understand article

Tradotto da Paolo Sudiro. La strada verso la Luna è lastricata di numerose sfide. A quali domande dovrà rispondere la prossima generazione di esploratori spaziali?

Nel primo episodio di questa serie in due parti, ho spiegato perché gli scienziati vorrebbero tornare sulla Luna, quali domande scientifiche rimangono e perché è importante trovare le risposte (Tranfield, 2014). In questo articolo descriverò alcune sfide pratiche ma non banali che devono essere affrontate per una riuscita missione verso la Luna, oltre a delle possibili soluzioni. I vostri studenti, la prossima generazione di esploratori spaziali, possono applicarsi per proporre idee e soluzioni a questi problemi.

Dove dovremmo andare sulla Luna e perché?

Ai poli? All’equatore? Il lato della Luna rivolto alla Terra? Il suo lato nascosto? La risposta dipende da quale problema scientifico si sta studiando. Le missioni Apollo atterrarono tutte sul lato vicino della Luna, vicino all’equatore^w1. Gli scienziati pensano che i poli sarebbero nuove destinazioni interessanti, in particolare il Bacino di Aitken al Polo Sud, che è il più ampio, antico e profondo cratere conosciuto sulla superficie lunare^w2, rendendolo un’interessante area di studio per i geologi.

Inoltre, la missione LCROSS della NASA nel 2009 ha sabilito che c’è del ghiaccio ai poli in regioni che non vengono ma raggiunte direttamente dalla luce del Sole^w3. Qualunque esperimento che studi il ghiaccio lunare dovrà dirigersi verso i poli lunari. Anche il lato nasosto della Luna sarebbe una interessante nuova destinazione per l’esplorazione, ma è tecnicamente più difficile perché non c’è mai una linea di vista diretta tra il lato opposto della Luna e la Terra, il che rende le comunicazioni e il controllo missione più difficili.

Dovremmo mandare esseri umani? Dovremmo mandare robot?

O dovremmo mandare entrambi? Nella stessa quantità di tempo gli esseri umani possono fare più attività scientifica di un robot. Gi esseri umani possono imparare rapidamente dal loro ambiente e applicare le loro conoscenze per valutare una situazione. Tuttavia, una missione umana costerebbe molto di più e metterebbe in pericolo più vite di una missione robotica. Di solito, le missioni robotiche vengono pianificate per prime in modo da cpompiere studi scientifici preliminari: per mezzo di telecamere e strumenti scientifici studiano un’area prima dell’arrivo dell’equipaggio umano e trasportano rifornimenti per future missioni umane. Dopo una serie di missioni robotiche riuscite, le missioni umane vengono pianificate per svolgere compiti più complessi, compresi studi scientifici avanzati, costruzione di habitat ed esplorazione.

Gli esperimenti dovrebbero essere condotti sulla Luna o sulla Terra?

I campioni lunari si trovano in un ambiente con pochissima aria e acqua e lontano da sorgenti di contaminazione come gli esseri umani e le atmosfere dei veicoli spaziali e della Terra. Studiare i campioni sulla Luna perciò riduce il rischio di alterazioni e contaminazioni del campione durante il trasporto. Tuttavia, il costo e la sfida tecnologica per sviluppare e lanciare strumenti scientifici che siano abbastanza piccoli e funzionino nella gravità lunare limita il tipo di analisi che è possibile effettuare sulla superficie lunare.

Perciò, campioni che richiedono analisi multiple, o strumentazioni complesse, dovrebbero essere studiati sulla Terra. Ciò implica che devono essere raccolti e tasportati con cura sulla Terra per minimizzare alterazioni e contaminazione. Le scatole per le rocce progettate per le missioni Apollo sono un buon esempio di quanto può essere difficile questo compito. Esse vennero progettate per tenere l’ossigeno e l’acqua lontani dai campioni durante il viaggio di ritorno sulla Terra; tuttavia, in alcuni casi la natura abrasiva della polvere lunare degradò i sigilli e i campioni vennero esposti all’aria e all’umidità. Un altro problema è rappresentato dal campionamento del ghiaccio lunare. Le carote di ghiaccio raccolte per mezzo di perforazioni possono venire danneggiate dal calore generato durante il processo di carotaggio e le carote di ghiaccio dovranno presumibilmente essere trasportate sulla Terra in contenitori progettati specificamente per proteggere i campioni da calore, luce, radiazioni, ossigeno e contaminanti biologici.

 

 

 

Come si possono conservare i campioni sulla Terra senza comprometerne la qualità?

La struttura di conservazione della NASA a Houston, in Texas, USA, ha stabilito procedure efficaci per maneggiare campioni di suolo in azoto inerte, che assicura che siano ben protetti da umidità e contaminanti biologici e gassosi. Ci sono strutture dedicate per lo studio dei campioni e registrazioni dettagliate documentano cosa è stato fatto su ciascun campione. Nuovi campioni, come le carote di ghiaccio, richiederanno metodi aggiuntivi per assicurarsi che vengano maneggiati in modo da proteggere il loro valore scientifico.

Quante missioni per la Luna si dovrebbero fare?

Ciascuna missione dovrebbe essere progettata con lo scopo di approfondire le nostre conoscenze e le nostre capacità esplorative. Tuttavia, ogni missione richiede un investimento considerevole di tecnologia, tempo umano e denaro. Ad esempio, al suo culmine il programma Apollo occupava 400000 persone ed è costato 20 miliardi di US$ nel 1970^w5 (equivalenti a circa 120 miliardi di US$ del 2013 una volta corretti per l’inflazione). Per confronto, la missione LCROSS / Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) è costata 583 milioni di US$ nel 2009 (633 milioni di US$ del 2013)^w6. La missione LCROSS / LRO è stata molto più economica del programma Apollo, ma il suo valore scientifico è statao molto inferiore e non ha coinvolto l’esplorazione umana. Quando si pianificano grandi programmi di esplorazione si deve raggiungere un equilibrio tra missioni umane e robotizzate per massimizzare i risultati scientifici ad un costo ragionevole.

Chi dovrebbe pagare? Chi dovrebbe andare?

Nel panorama politico ed economico attuale, pochissimi paesi hanno le risorse e le capacità necessarie per lanciare missioni lunari autonome. La cooperazione internazionale, nella quale diversi paesi contribuiscono con capacità e risorse, permette a tutti i paesi di contribuire ad una missione condivisa per l’esplorazione spaziale di lungo termine, verso la Luna e oltre. Sarà una sfida decidere quali paesi possono mandare astronauti ed equipaggiamento e questo potrebbe essere un argomento interessante da discutere con i vostri studenti.

I benefici, da un punto di vista scientifico ed esplorativo, di un ritorno sulla Luna sono enormi. Comunque, molte sfide vanno superate per raggiungere questi obiettivi. Questo risultato è stato ottenuto durante il progetto Apollo e oggi c’è un crescente slancio tra la comunità scientifica per replicarlo.

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