Crediti: NASA/JPL-Caltech/Cornelius Dammrich
Viaggiare nello spazio per esplorare pianeti e – chissà – anche asteroidi e comete (vedi Media INAF) è la sfida del futuro. Per questo in fase di studio e progettazione ci sono diverse idee per consentire alle navicelle spaziali di agganciare questi oggetti. Insomma, viaggiare nello spazio sfruttando le comete si può?
Il Jet Propulsion Laboratory della NASA sta sviluppando il Comet Hitchhiker (letteralmente l’autostoppista delle comete), un metodo innovativo per entrare nella loro orbita e atterrare su comete e asteroidi utilizzando l’energia cinetica di questi piccoli corpi, ottenendo poi la spinta necessaria per proseguire il viaggio nello spazio senza sprecare propellente prezioso.
Masahiro Ono è il principal investigator del progetto: «”Fare l’autostop” su un corpo celeste non è semplice, perché viaggia a notevole velocità e non si ferma certo per darci un passaggio. Per questo abbiamo pensato a un arpione e una catena», ha detto Ono, il quale ha presentato la sua idea alla conferenza dell’American Institute of Aeronautics and Astronautics SPACE.
Ono ha spiegato che il Comet Hitchhiker sarà dotato di una catena molto resistente e riutilizzabile che andrà a sostituire l’utilizzo di propellente per l’entrata in orbita e l’atterraggio. Come funziona? Durante il flyby, dalla navicella si mette in azione un sistema di arpionaggio; agganciato il target, il veicolo spaziale raccoglie l’energia dal movimento dell’oggetto aumentando la sua velocità e una volta raggiunta la stessa andatura della cometa o dell’asteroide, la navicella è pronta ad atterrare. Al momento di ripartire verso un nuovo obiettivo, la catena viene tirata a bordo (come si fa con un’àncora) molto velocemente dando di nuovo la spinta all’astronave per allontanarsi dall’oggetto (l’attrazione gravitazionale è molto bassa su questi oggetti). Ono ha spiegato che questo metodo «potrebbe essere utilizzato su diversi obiettivi nella fascia degli asteroidi o nella Fascia di Kuiper, fino a un massimo di 10 volte nella stessa missione».
Crediti: NASA/JPL-Caltech/Cornelius Dammrich
Il team di ricerca sta lavorando alla progettazione di un arpione e di una catena abbastanza resistenti da sopportare questo tipo di manovre. Il modello risultato dalle simulazioni al computer è stato chiamato equazione dell’autostop spaziale e riguarda la resistenza specifica della catena, il rapporto di massa tra la sonda e la catena e la variazione di velocità necessaria per realizzare la manovra. L’Hitchhiker richiede una catena realizzata con un materiale in grado di sopportare l’enorme tensione e il calore generato dalla rapida diminuzione della velocità durante l’entrata in orbita e l’atterraggio. Ono e colleghi hanno calcolato che un cambiamento di velocità di circa 1,5 chilometri al secondo è possibile con alcuni materiali già esistenti: Zylon e Kevlar.
Normalmente le navicelle utilizzano una grande quantità di combustibile per accelerare durante un flyby, mentre con il Comet Hitchhiker «non servirà propellente perché la navicella sfrutta l’energia cinetica dell’oggetto spaziale prescelto», ha aggiunto Ono. La velocità che si raggiunge è enorme: pensate che è come percorrere la distanza tra Cosenza e Milano in meno di sette minuti.
Più è grande la variazione di velocità necessaria per l’inserimento in orbita più è breve il tempo di volo necessario perché la sonda raggiunga l’obiettivo: se si vuole raggiungere una cometa o un asteroide nel modo più veloce sono necessari materiali decisamente resistenti. Un cambiamento di velocità di 10 chilometri al secondo è possibile, ma richiedere tecnologie più avanzate, come una catena di carbonio e un arpione di diamante. Gli esperti hanno già calcolato che la catena dovrebbe essere lunga dai 100 ai 1000 chilometri in modo che la manovra abbia successo e dovrebbe essere allo stesso tempo estensibile e flessibile in modo da sostenere i possibili urti con piccoli meteoriti.