Tradotto da Daniela Caleppa

Questa è una delle poche foto che mostrano Neil Armstrong sulla Luna (solitamente teneva lui la telecamera). Egli si riflette nel visore di Buzz Aldrin Immagine gentilmente concessa da NASA

Hai mai alzato gli occhi alla Luna, in una notte serena, pensando alle poche persone che camminarono sulla sua superficie? Cosa abbiamo imparato e di cosa, invece, non siamo ancora sicuri? Adam Baker indaga. Nel 1969 Neil Armstrong e Buzz Aldrin divennero i primi esseri umani ad aver camminato sulla superficie di un altro corpo celeste: la Luna. Nei successivi tre anni, altri dieci astronauti americani sbarcarono sulla Luna con il programma statunitense “Apollo”. Da allora, quasi quarant’anni fa, non ci sono più state missioni sulla Luna con equipaggio umano. Perché mai? E quando gli esseri umani potranno ritornare sulla Luna?

Negli anni Sessanta e Settanta, il programma “Apollo”, la missione sovietica “Luna” e quella Statunitense “Surveyor”, entrambe senza equipaggio, si sono concentrate sulla superficie della faccia visibile della Luna ed hanno lasciato aperte molte questioni fondamentali, in particolare:

• L’età della Luna e come essa sia collegata a quella del resto del Sistema Solare. La superficie rocciosa della Luna è la chiave di questa ricerca: sebbene si possa studiare più facilmente la Terra, la sua superficie, dal momento della sua formazione, è stata alterata.


• La composizione chimica complessiva e la struttura interna della Luna. Ciò ci dirà come la Luna fu originata e se essa si sia formata da frammenti di superficie terrestre, come affermano alcune teorie.


• La disponibilità di risorse fondamentali, come l’acqua; tali risorse, infatti, permetterebbero agli astronauti di utilizzare la Luna come base per esplorare altri pianeti.
   

In questo periodo la tecnologia spaziale si sta occupando principalmente dei problemi della Terra, come ad esempio i cambiamenti climatici; l’Agenzia Spaziale Europea (ESA), ad esempio, ha lanciato molti satelliti per osservare l’atmosfera terrestre, gli oceani e le calotte glacialiw1. Tuttavia, dopo anni di stasi nell’esplorazione lunare, l’ultimo decennio ha visto molti Paesi impegnarsi in missioni con obiettivo la Luna. Nel 2003 l’ESA lanciò la missione robotica (senza equipaggio) Smart-1w2, che raggiunse l’orbita lunare; la Smart-1 testò la tecnologia in grado di sostenere missioni al di là dell’orbita terrestre e condusse esperimenti scientifici, tra cui alcune osservazioni a raggi-X della Luna. Poco tempo dopo, l’ESA diede avvio anche alla missione Mars Express, la prima, munita di strumenti scientifici, che avrebbe orbitato attorno ad un altro pianeta.

Posizione di allunaggio delle astronavi. I triangoli verdi rappresentano le missioni “Apollo”, quelli gialli indicano le missioni della Nasa “Surveyor” e quelli rossi le astronavi sovietiche “Luna”. Cliccare sull’immagine per ingrandirla Immagine gentilmente concessa da National Space Science Data Center / NASA's Goddard Space Flight Center

Nel 2004 il Presidente degli Stati Uniti George W. Bush diede istruzioni alla Nasa affinché ritornasse sulla Luna per costruire un avamposto permanente sulla superficie lunare, come parte del suo progetto generale di esplorazione spaziale^w3. Successivamente, quattordici tra organizzazioni ed agenzie spaziali si accordarono su una strategia di esplorazione^w4 che abbracciava la teoria statunitense ed i progetti di altri Paesi, tra cui, ad esempio, la Gran Bretagna^w5.

Lancio dell’ Apollo 11 nel 1969 Immagine gentilmente concessa da NASA Kennedy Space Center (NASA-KSC)

Il settembre 2007 vide il lancio della missione orbiter giapponese Kaguya (conosciuta anche come Selene). Mentre orbitava attorno alla Luna, cercò (senza successo) acqua, misurò la forza del campo gravitazionale, utilizzando un piccolo satellite e studiò la composizione chimica della superficie lunare. Kaguya rappresentò anche questa superficie in lunghezze d’onda visibili, generò mappe e misurò le radiazioni in orbita per stimare i rischi per i futuri astronauti. Anche l’orbiter cinese Chang’e-1, lanciato un mese dopo, studiò la topografia e la composizione chimica della superficie lunare e cercò l’acqua. Comunque, pochi dei dati acquisiti dal Chang’e-1 sono stati resi noti alla comunità internazionale.

Nell’aprile 2008 fu lanciato l’orbiter indiano Chandrayaan-1, per cercare una risposta a molte delle questioni lasciate aperte dal Kaguya . In più, il Chandrayaan-1 trasportava strumentazione radar, che permise agli scienziati scrutare dentro ai crateri scuri vicino ai poli lunari. Queste misurazioni radar suggerirono che era presente dell’acqua ghiacciata nel polo Sud lunare. Ciò trovò conferma nel 2009, quando l’orbiter statunitense LRO fece esplodere un razzo, l’impactor LCROSS, in un cratere del polo Sud lunare: la strumentazione dell’orbiter rilevò la presenza di acqua ghiacciata nei detriti che furono sbalzati nello spazio dall’esplosione^w6, ^w7. I dati dell’orbiter LRO mostrarono anche il punto dove si era fermato, 37 anni prima, un veicolo lunare sovietico^w8.

Queste missioni recenti hanno cercato, in qualche modo, una risposta agli interrogativi lasciati irrisolti negli anni Settanta; esse hanno reperito informazioni sulla composizione chimica di una porzione più estesa di superficie lunare ed hanno trovato tracce della presenza di acqua ed altre risorse, che potrebbero trovarsi nel freddo, scuro polo Sud lunare (con temperatura inferiore a 100 K). C’è ancora molto da scoprire: molte delle mappe generate dagli orbiter giapponesi, cinesi, indiani ed americani sono ancora in fase di elaborazione.

Comunque, per una piena comprensione della natura della Luna e del suo ambiente (e potenzialmente, per visitare e sostare sulla superficie lunare per periodi lunghi ed in piena sicurezza, per compiere osservazioni astronomiche, investigare la geologia lunare, prepararsi all’esplorazione dello spazio più remoto o anche per usufruire delle risorse lunari) abbiamo bisogno di informazioni che anche le missioni più recenti, che orbitavano ad elevata distanza dalla superficie lunare, non hanno saputo fornire. Qual è, ad esempio, l’effetto delle polveri lunari su persone, veicoli e telescopi? Potremmo sopravvivere sulla Luna, anche per diverse settimane? Quali nuove tecnologie, come fonti di energia ed isolamento termico, sono necessarie per aiutare gli astronauti a sopravvivere, quando si trovano a lavorare nei bui e gelidi crateri dei poli lunari?

L’orbiter MoonLITE, progettato dalla Gran Bretagna, ha quattro penetrator – piccole navicelle figlie che possono essere esplose sulla superficie lunare Immagine gentilmente concessa da SSTL

Le risposte a questi interrogativi potranno essere ottenute grazie all’utilizzo di lander , robot in grado di atterrare sulla superficie della Luna, sostarvici per lunghi periodi di tempo e misurarne direttamente le proprietà delle polveri, delle rocce e dell’ambiente (studiando, ad esempio, i terremoti lunari). A differenza delle missioni senza equipaggio umano degli anni Sessanta e Settanta, le future missioni con lander dovranno esaminare l’intera superficie della Luna, condurre studi scientifici, trovare i posti migliori per la costruzione di basi e trasmettere i dati via radio direttamente alla Terra.

Il lander MoonRaker, progettato dalla Gran Bretagna, potrebbe dare indicazioni accurate sull’età della Luna, campionando regioni che nessuna missione ha ancora visitato Immagine gentilmente concessa da SSTL

Missioni di questo tipo sono già state programmate. La Cina e l’India vogliono far seguire alle loro recenti missioni con orbiter, altrettante con lander robitici (rispettivamente la Chang’e-2 e la Chandrayaan-2). La Gran Bretagna, invece, sta lavorando al modello di una piccola navicella dai costi contenuti, così da proseguire nelle missioni ed arrivare a coprire una porzione più ampia della superficie ancora inesplorata della Luna. Con il suo sistema di comando automatico e gli strumenti miniaturizzati, questa navicella potrebbe rendere possibile missioni sulla Luna più regolari ed economiche, che potrebbero iniziare già nel 2014. Grazie al supporto dell’ ESA, anche altre nazioni europee stanno compiendo studi per progettare lander lunari più avanzatiw9. Tali lander avranno tecnologie all’avanguardia e potranno condurre test sui sistemi più adatti al trasporto degli astronauti e su future spedizioni su Marte; essi saranno, però, più grandi e costosi e, per adesso, non si dispone ancora di finanziamenti in grado di coprirne l’intera progettazione.

Sebbene i progetti statunitensi di esplorazione spaziale (con la costruzione entro il 2020 di una base lunare abitata) siano affascinanti, la NASA ed il governo degli Stati Uniti hanno recentemente stabilito che il loro costo non è sostenibile. Ci saranno, invece, missioni lunari robotiche, che caratterizzeranno l’ambiente della Luna e mapperanno le risorse disponibili, fornendo una rotta più logica, veloce ed abbordabile, in grado di garantire una presenza sostenuta sul suolo del nostro vicino più prossimo. Anche se, probabilmente, passerà ancora un po’ di tempo prima del tredicesimo sbarco dell’uomo sulla Luna, le missioni robotiche sono la chiave per accorciare le distanze. E proprio questa è la più duratura eredità delle missioni Apollo.

Riferimenti bibliografici

Hodge R (2006) The sky’s the limit. Science in School 1: 70-71. www.scienceinschool.org/2006/issue1/baker

Fonti sul web

w1 – Per saperne di più sul programma di osservazioni terrestri dell’Agenzia Spaziale Europea e sul satellite CryoSat-2, che studia gli effetti del riscaldamento globale, si veda: www.esa.int/esaEO

w2 – Per saperne di più sulla missione dell’ESA Smart-1, si veda: www.esa.int/SPECIALS/SMART-1

w3 – Per saperne di più dei progetti statunitensi di esplorazione spaziale, si veda: http://history.nasa.gov/sep.htm

w4 – Per maggiori informazioni sulla strategia globale di esplorazione, si veda: www.globalspaceexploration.org

w5 – Il report del 2007 redatto dal gruppo di lavoro britannico che si occupa delle esplorazioni spaziali può essere scaricato dal sito internet dell’Agenzia Spaziale della Gran Bretagna (www.bnsc.gov.uk) o tramite link diretto: http://tinyurl.com/3xe8vr7

w6 – Per leggere l’articolo “NASA ‘ecstatic’ after LCROSS impact reveals water on moon”, si consulti il sito internet di The Guardian (www.guardian.co.uk) o si usi il link diretto: http://tinyurl.com/ylmb6pm

w7 – Per maggiori informazioni sulla missione LRO, si veda: http://lunar.gsfc.nasa.gov

w8 – Per saperne di più sul rover lunare sovietico recentemente scoperto, si veda il sito internet di Science Daily (www.sciencedaily.com) o si usi il link diretto: http://tinyurl.com/yfbzjcv

w9 – L’ ESA invita l’industria a presentare piani per una missione lunare con lander. Per maggiori informazioni, si consulti il sito internet dell’ ESA (www.esa.int) o si usi il link diretto: http://tinyurl.com/2utzaq7

w10 – Surrey Satellite Technology è specializzata nella progettazione, costruzione e nel lancio di piccoli satelliti. Si veda: www.sstl.co.uk

Fonti

Per maggiori informazioni sul programma Apollo, si veda:

Il sito internet di Flightglobal, dedicato alle missioni Apollo: www.flightglobal.com/page/Apollo-40th-Anniversary

Un video in occasione del quarantesimo anniversario della prima camminata sulla Luna: www.youtube.com/watch?v=oXxGE4tBBEA

L’archivio della NASA contenente i dati delle missioni lunari: http://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/lunar

In occasione del quarantesimo anniversario dello sbarco sulla Luna, BBC Radio 4 ha presentato la storia del progetto britannico MoonLITE, le ambizioni ed i risultati ottenuti dalle altre nazioni. Si veda: www.bbc.co.uk/programmes/b00lnycv

Se ti è piaciuto questo articolo, potrai apprezzare gli altri articoli di Science in School sulle scienze spaziali. Si veda: www.scienceinschool.org/space

Adam Baker lavora per la Virgin Galactic come responsabile della sicurezza, mansione per cui valuta e salvaguarda la sicurezza dei futuri voli sub-orbitali con passeggeri. Egli ha scritto questo articolo mentre lavorava al Surrey Satellite Technology^w10, che ha definito le missioni MoonLITE e MoonRaker.

Adam ha studiato Scienze dei Materiali all’università di Oxford (Regno Unito) dove ha poi ottenuto il PhD, lavorando su materiali compositi per i motori dei jet. Durante il PhD, egli aveva l’hobby di costruire motori di razzi ed è proprio grazie a questo che ha ottenuto un lavoro prima presso la Surrey Satellite Technology e poi per la Virgin Galactic. Per maggiori informazioni su Adam, si veda Hodge (2006).

Recensione

La corsa alla conquista dello spazio degli anni Sessanta è stato un periodo molto affascinante ed importante per lo sviluppo di molte tecnologie; lo sbarco sulla Luna rappresentò il momento cruciale. Dopo un gap di decine di anni, si stanno nuovamente considerando piani per l’esplorazione lunare – quest’articolo considera come e perché.

L’articolo può essere usato come punto di partenza per un dibattito (ad esempio sulla storia della scienza) durante le ore di scienze o di educazione tecnica. Può anche essere utilizzato nei club di scienze o in altre attività simili.

Eric Deeson, Gran Bretagna

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Raccomandazioni del revisore: Scienza