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’equatorew1. 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 lunarew2, 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 Solew3. 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.

False-colour mosaic of the Moon
Mosaico in falsi colori di una serie di immagini scattate attraverso tre filtri spettrali dal sistema di ripresa di Galileo quando la sonda spaziale ha sorvolato le regioni settentrionali della Luna nel 1992. La parte della Luna visibile dalla Terra è sul lato sinistro della visuale.
Rosa brillante: materiali degli altopiani, come quelli che circondano il bacino ovale d’impatto Crisium, riempito dalla lava, verso il basso dell’immagine.
Da blu ad arancio: colate vulcaniche. A sinistra di Crisium, il Mare Tranquillitatis in blu scuro è più ricco in titanio dei mari verdi e arancio sopra di lui. Sottili suoli ricchi in minerali associati con impatti relativamente recenti sono rappresentati da colori blu chiari. Dai crateri più giovani si estendono pronunciati raggi blu.
La fascia monocromatica sul lato destro mostra la superficie non ritoccata della Luna

Immagine gentilmente concessa da NASA / JPL

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.

I benefici unici dell’esplorazione umana sono illustrati dal lavoro dell’astronauta dell’Apollo Jack Schmidt, il solo geologo ad essere sceso sulla Luna. Jack Schmidt notò una roccia lunare dal particolare colore arancione e ne raccolse dei campioni. Questi campioni non programmati si dimostrarono estremamente importanti per comprendere la storia della Lunaw4 e sarebbero stati completamente trascurati se non fosse stato per l’addestramento e l’esperienza di Jack Schmidt.

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.

This sample of lunar olivine basalt was collected from the Moon by the Apollo 15 mission. It was formed around 3.3 billion years ago and is now on display in the National Museum of Natural History in Washington, DC, USA.
Questo campione di basalto
olivinico lunare venne
raccolto sulla Luna dalla
missione Apollo 15. Si è
formato circa 3.3 miliardi di
anni fa e attualmente è
esposto al Museo Nazionale
di Storia Naturale di
Washington, DC, USA

Immagine gentilmente
concessa da Wknight94 /
Wikimedia

 

A case used for the transport of lunar samples between the Moon and Earth during the Apollo programme. Inside the case are several sample collection and containment bags, used on the surface for initial sample collection and sorting. These items are on display at the National Museum of Natural History in Washington, DC, USA.
Una delle scatole utilizate per
trasportare campioni lunari
tra la Luna e la Terra durante
il programma Apollo. Nella
scatola sono raccolti diversi
campioni e sacchetti di
raccolta, impiegati sulla
superficie per il
campionamento e
selezionamento iniziale.
Questi oggetti sono esposti
al Museo Nazionale di Storia
Naturale di Washington, DC,
USA

Immagine gentilmente
concessa da Tyrol5 /
Wikimedia

 

The Orientale Basin is an impact site approximately the size of the American state of Texas.
Il Bacino Orientale è un sito
di impatto delle dimensioni
dello stato americano del
Texas

Immagine gentilmente
concessa da Rick Kline, Cornell
University

 

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 1970w5 (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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References

Web References

Resources

Author(s)

Erin Tranfield ha lavorato all’Ames Research Center della NASA di Moffett Field, CA, USA, dove ha studiato la tossicità della polvere lunare. Erin attualmente è basata all’Instituto Gulbenkian de Ciência di Oeiras, Portogallo, e lavora con l’Agenzia Spaziale Europea allo scopo di riprendere l’esplorazione lunare.


Review

Questo articolo (secondo di due) riassume le sfide che dovranno affrontare i futuri viaggi verso la nostra Luna.

L’articolo stimola le domande su come e se le missioni scientifiche verso la Luna offrono benefici adeguati all’umanità e su come queste missioni dovrebbero essere condotte.

Gli studenti possono considerare questioni come:

  • Dovremmo tornare sulla Luna e dovrebbero essere impiegate missioni umane o robot?
  • Gli esperimenti dovrebbero venire condotti sulla Luna o sulla Terra e come dovremmo risolvere i problemi di trasporto?
  • Quante missioni dovrebbero essere previste e chi dovrebbe pagare?

Gerd Vogt, Scuola Secondaria Superiore per l’Ambiente e l’Economia, Yspertal, Austria




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