Atterraggi sulla Luna…con lo schianto

L’inizio

Il veicolo spaziale Luna 2

1959 – Un veicolo spaziale cadde dal cielo e si schiantò sul suolo lunare nei pressi del Mare della Serenità. L’oggetto andò in frantumi, ma la sua missione fu comunque un successo. Luna 2, costruita dall’ Unione Sovietica, fu il primo oggetto creato dall’uomo ad “atterrare” sulla Luna.

Che ci crediate o no, Luna 2 diede inizio ad una tendenza: gli “schianti sulla Luna”. Dopo di essa infatti, dozzine di oggetti spaziali vennero letteralmente “sparati” sul suolo lunare.

I primi “kamikaze” della NASA furono i Rangers, costruiti e lanciati nei primi anni 60. Per cinque volte questi veicoli dalle dimensioni di un’automobile precipitarono sulla Luna, equipaggiati con macchine fotografiche per scattare sequenze durante la discesa. I Rangers catturarono le prime immagini dettagliate dei crateri lunari, poi le rocce ed il terreno, infine l’oblio del violento schianto. I dati della superficie lunare spediti sulla Terra furono cruciali per il successo delle successive missioni Apollo.

Anche dopo che la NASA acquisì esperienza negli atterraggi “morbidi”, gli atterraggi con schianto continuarono. Si scoprì che questa tecnica era molto più semplice rispetto alla messa in orbita. Il campo di gravità irregolare della Luna spinge i satelliti in maniera anomala, e a meno di non cambiare frequentemente rotta per compensare, le orbite tendono a cambiare direzione verso il suolo. In breve tempo quindi, la Luna si trasformò in un cimitero di ferraglia spaziale: tutte e cinque i veicoli spaziali della NASA (1966-1972), quattro sonde Luna Sovietiche (1959-1965), due satelliti secondari dell’Apollo (1970-1971), la giapponese Hiten (1993) e il Lunar Prospector della NASA (1999) si spensero nei crateri generati dal loro stesso impatto.

Ritorno al futuro

Grazie all’esperienza accumulata negli anni, i ricercatori NASA stanno studiando un programma ambizioso per trovare l’acqua sulla Luna, alla base del quale c’è proprio la tecnica dell’atterraggio con schianto. Il nome della missione è LCROSS, acronimo di “Osservazione dei crateri lunari e satellite a sensori”.
Il caposquadra Tony Colaprete della NASA spiega come funzionerà:
“Pensiamo che ci sia acqua ghiacciata nascosta all’interno dei crateri lunari permanentemente all’ombra. Vorremmo colpire uno di quei crateri, raccogliere dei detriti ed analizzarli in cerca di segni di presenza di acqua”.

L’esperimento non potrebbe essere più importante. La NASA sta tornando sulla Luna, e quando gli esploratori arriveranno lì, avranno bisogno di acqua. L’acqua può essere scissa in idrogeno per il combustibile e in ossigeno per respirare. Può essere mescolata con la polvere lunare – la regolite – per ottenere un materiale da costruzione. L’acqua è uno schermo eccellente per le radiazioni e quando si ha sete, la si può bere.
Un’opzione è quella di spedire l’acqua direttamente dalla terra, ma come è facile immaginare risulterebbe molto costosa. Un’idea migliore sarebbe quella di ottenerla direttamente dal suolo lunare.

Ma c’è acqua sulla Luna? Questa è la domanda a cui $LCROSS$ cercherà di dare risposta.

La missione comincerà verso la fine del 2008, quando $LCROSS$ lascerà la terra ospitata all’interno dello stesso razzo che porterà nello spazio il Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO), un veicolo spaziale più grande impegnato in una missione d’esplorazione. Dopo il lancio, i due oggetti si separeranno e dirigeranno verso la Luna, LRO per rimanere in orbita, $LCROSS$ per schiantarsi.

Attualmente, dice Colaprete, “il programma prevede due impatti”. In effetti $LCROSS$ è composto da due moduli: il primo, un piccolo “intelligente” modulo di appoggio, ed il secondo,un razzo booster più grande, privo di intelligenza artificiale. La navetta d’appoggio è chiamata “Shepherding Spacecraft” ,ovvero “Navetta guida”, propriò perché guiderà il razzo sulla Luna. Viaggeranno insieme, ma la colpiranno separatamente.

Rappresentazione artistica: LCROSS in azione

ll razzo colpirà per primo, un impatto violentissimo trasformerà 2 tonnellate di massa e di 10 miliardi di Joule di energia cinetica in un flash accecante di calore e luce. I ricercatori si aspettano che l’impatto generi un cratere di 20 metri di diametro e che venga sollevata una nube di detriti alta circa 40 km.

Da distanza ravvicinata, lo Shepherding Spacecraft fotograferà l’impatto e poi il volerà dritto verso la polvere di detriti. A bordo gli spettrometri potranno analizzare la luce solare della polvere in cerca di segni di acqua (H2O), sali, argille, minerali idratati e diverse molecole organiche. “se c’è acqua, o qualsiasi cosa che meriti interesse, la troveremo,” asserisce Colaprete.

Lo Shepherd proseguirà la sua caduta in picchiata per poi morire definitivamente. Come i vecchi Rangers, si “tufferà” sulla superficie lunare, accompagnata dai click della macchina fotografica. Dalla Terra, si vedrà un brillamento nel cratere che si espanderà fino a riempire il campo visivo – saranno momenti davvero emozionanti.
Fino alla fine, gli spettrometri del veicolo Shepherding continueranno a fiutare in cerca di acqua. “Saremo in grado di monitorare il flusso di dati fino a 10 secondi prima dell’impatto,” dice Colaprete. “e dovremmo avere abbastanza controllo da atterrare entro 100 metri dal luogo di schianto del razzo.”

Il cratere Shakleton, probabile meta di LCROSS

Lo Shepherd è 3 volte più leggero del razzo, così il suo impatto sarà proporzionalmente più piccolo. Tuttavia, farà il proprio cratere e alzerà una ulteriore nube di detriti, da aggiungere a quella del razzo. La speranza degli astronomi è che la combinazione di impatti generi una mole di detriti visibile dalla Terra, permettendo che le osservazioni continuino anche dopo che lo Shepherd sarà distrutto.

Molti lettori si ricorderanno dello schianto del Lunar Prospector nel 1999. Il veicolo spaziale venne diretto nel cratere del calzolaio (Shoemaker), vicino al polo sud lunare, nelle speranze di trovare acqua – come la $LCROSS$. Ma l’acqua non venne trovata.
“$LCROSS$ ha più probabilità di successo,” dice Colaprete. Per una ragione: possiede una energia di impatto 200 volte più potente del Lunar Prospector, scaverà quindi un cratere più profondo e getterà i detriti più in alto dove potranno essere osservati chiaramente. Mentre le polveri del Lunar Prospector venivano osservate solo da telescopi sulla Terra a circa 400.000 km di distanza, le polveri di $LCROSS$ saranno analizzate dal modulo Shepherding in un punto preciso nello spazio, utilizzando strumenti specificamente progettati per lo scopo.

Ora resta una sola domanda: Dove colpirà $LCROSS$?
“Non abbiamo ancora deciso,” conclude Colaprete. I posti migliori sono probabilmente i crateri polari in cui l’acqua, depositata dalle comete tanto tempo fa, potrebbe essersi congelata e conservata fino ai giorni nostri. Le scelte meno ortodosse includono i canyon, i piccoli canali ed i tubi lavici. “Attualmente ci sono molti candidati. Stiamo convocando una riunione di ricercatori proprio per decidere il luogo più consono per la riuscita della missione”.

Astronomia.com seguirà tutte le fasi del progetto.

Fonte: http://science.nasa.gov/headlines/y2006/28jul_crashlanding.htm