Questa mattina presto, una piccola navicella spaziale della NASA, grande come un microonde, è stata lanciata per testare una nuova orbita intorno alla Luna. si è imbarcata per l’inizio di un viaggio di quattro mesi verso la Luna., dove si inserirà in un’orbita lunare unica e allungata che nessuna missione della NASA ha mai visitato prima. L’obiettivo del veicolo spaziale è semplice: testare questa particolare orbita e vedere come si comporta. Si tratta infatti della stessa orbita che gli astronauti diretti verso la Luna potrebbero utilizzare nel prossimo decennio.

Quest’orbita particolare è chiamata “orbita dell’alone quasi rettilinea”, o NRHO in breve. Si tratta di un percorso speciale di sette giorni che i veicoli spaziali possono compiere intorno alla Luna, avvicinandosi relativamente alla superficie lunare per un giorno prima di allontanarsi dalla Luna per gli altri sei.

La NASA sta pensando di sfruttare quest’orbita per il suo programma Artemis, il tentativo dell’agenzia di inviare la prima donna e la prima persona di colore sulla superficie della Luna. Nel prossimo decennio, la NASA intende costruire una nuova stazione spaziale intorno alla Luna, chiamata Gateway, che servirà come piattaforma di addestramento e alloggio per i futuri astronauti diretti sulla superficie lunare. L’agenzia spaziale vuole parcheggiare il Gateway su questo percorso tortuoso intorno alla Luna.

Poiché la NASA non ha mai inviato alcun veicolo spaziale in quest’orbita prima d’ora, l’agenzia non ha alcuna esperienza su cosa significhi far funzionare un veicolo lì. Questa missione, chiamata CAPSTONE, ha lo scopo di fare da apripista. Può anche essere considerata la prima missione dell’intero programma Artemis, dando il via a un’intricata pianificazione temporale che potrebbe culminare con la possibilità di tornare a camminare sulla Luna dopo più di mezzo secolo. “Consideriamo la missione CAPSTONE nel suo complesso come un prezioso precursore”, ha dichiarato Nujoud Merancy, capo dell’ufficio di pianificazione delle missioni di esplorazione presso il Johnson Space Center della NASA, durante una conferenza stampa.

Quando gli astronauti andarono sulla Luna durante l’Apollo, il loro percorso verso la Luna fu più o meno lineare su un massiccio razzo chiamato Saturn V. Una volta arrivati, si misero in un’orbita relativamente circolare intorno alla Luna, che li portò a meno di 62 miglia dalla superficie. In questo modo, potevano scendere a terra e tornare in orbita lunare in tempi relativamente brevi.

Questo approccio li ha portati velocemente sulla Luna, ma ha richiesto molte risorse. “Uno degli aspetti che purtroppo bisogna considerare per portare sulla Luna veicoli spaziali e attrezzature utilizzando questo approccio tipico è la notevole quantità di carburante necessaria”, spiega Elwood Agasid, vice responsabile del programma tecnologico per i piccoli veicoli spaziali presso l’Ames Research Center della NASA. The Verge.

Un’infografica che confronta i diversi tipi di orbite che i veicoli spaziali potrebbero assumere intorno alla Luna
Immagine: NASA

Con Artemis, la NASA vuole sperimentare un nuovo approccio all’esplorazione lunare. Parcheggiando il Gateway in NRHO, la futura stazione spaziale lunare si avvicinerà a meno di 1.000 miglia dal Polo Sud della Luna e si allontanerà ogni settimana di 43.500 miglia dall’altro polo. Questo passaggio ravvicinato è una distanza molto maggiore di quella che gli astronauti dell’Apollo hanno dovuto percorrere per raggiungere il suolo. Ma NRHO offre altri importanti vantaggi. I veicoli spaziali in NRHO hanno una linea di vista costante con la Terra, consentendo una comunicazione continua. Questo è un aspetto che gli astronauti dell’Apollo non avevano: quando erano in orbita lunare, passavano sul lato opposto della Luna, bloccando i loro segnali con la Terra per quasi un’ora durante ogni giro.

Forse il vantaggio maggiore è che la permanenza in NRHO non richiede tanto carburante quanto la permanenza in un’orbita circolare intorno alla Luna. Questo perché questo tipo di percorso è noto come orbita a tre corpi; i veicoli spaziali su questo percorso sono influenzati dall’attrazione gravitazionale della Terra, del Sole e della Luna. Grazie a questo equilibrio, questo percorso è relativamente stabile per i veicoli spaziali, che non hanno bisogno di spendere molto carburante per rimanere in pista o per scendere sulla superficie.

“Ha il vantaggio netto della bassa energia per entrare e della bassa energia per uscire”, ha detto Chris Baker, responsabile del programma tecnologico per i piccoli veicoli spaziali della NASA, durante una conferenza stampa. Baker descrive i veicoli spaziali in questa orbita come “cavalcano questo punto di equilibrio tra l’attrazione gravitazionale della Terra e l’attrazione gravitazionale della Luna”.

Trovare questo equilibrio è fondamentale e la NASA vuole verificare quando l’attrazione della Terra diventa maggiore sull’orbita e quando la Luna inizia a intervenire. CAPSTONE fornirà al team della missione un’esperienza in tempo reale su che tipo di manovre sono necessarie e quando è necessario bruciare carburante per mantenere correttamente un veicolo spaziale su questo percorso.

Un grafico, sviluppato da Advanced Space che ha prodotto CAPSTONE, che mostra la traiettoria balistica di trasferimento lunare che il veicolo spaziale seguirà per raggiungere la Luna.
Immagine: Spazio avanzato

Con CAPSTONE, la NASA sperimenterà anche un modo piuttosto lungo di raggiungere la Luna. Poiché il veicolo è così piccolo, non ha molto spazio per il carburante, anche se è riempito fino all’orlo con quello che potrebbe contenere. “È un pacchetto piuttosto denso, soprattutto perché il sistema di propulsione occupa gran parte della massa, dello spazio e del volume del veicolo spaziale”, spiega Agasid. “È pieno zeppo. È una meraviglia tecnologica”. Il veicolo spaziale è stato lanciato dalla Nuova Zelanda con un razzo relativamente piccolo chiamato Electron, prodotto e gestito dall’azienda aerospaziale statunitense Rocket Lab. Sebbene Rocket Lab fornisca una spinta supplementare con un booster aggiuntivo chiamato Photon, non ha comunque molto carburante da bruciare rispetto, ad esempio, a un razzo massiccio come il Saturn V.

Nei prossimi quattro mesi, CAPSTONE raggiungerà la Luna attraverso un percorso noto come trasferimento balistico lunare, o BLT. Sfruttando gli effetti gravitazionali del Sole, CAPSTONE si allontanerà a spirale dal sistema Terra-Luna, fino a raggiungere il punto in cui potrà inserirsi in NRHO. Questo richiede molto meno carburante, ma molto più tempo per essere completato.

CAPSTONE dovrebbe raggiungere NRHO il 13 novembre. Una volta in orbita, rimarrà per almeno sei mesi, consentendo alla NASA di acquisire dati critici su questo percorso lunare. L’agenzia prevede anche di testare una nuova capacità di navigazione, in cui il veicolo spaziale cercherà di determinare la propria posizione e velocità nello spazio. In questo modo, il veicolo richiede meno input da parte delle persone a terra, una capacità che potrebbe rivelarsi utile per la futura esplorazione interplanetaria.

Quando la sua missione sarà completata, la NASA manderà CAPSTONE in rotta di collisione con la Luna, il suo lavoro storico è terminato. Ma per il momento, il team della missione deve aspettare che il piccolo satellite raggiunga l’orbita lunare. “I vantaggi dell’NRHO sono evidenti e siamo entusiasti di vedere CAPSTONE testare e convalidare questa orbita per la prima volta”, ha dichiarato Merancy.

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