Illustrazione del Lunar IceCube in orbita. Crediti: Morehead State University
Previsto per fine agosto, il lancio di Artemis 1 sarà la prima di una serie di missioni del nuovo programma di esplorazione spaziale lunare capeggiato dalla Nasa che avrà come scopo principale quello di testare i sistemi di lancio e la messa in orbita dei moduli Orion. A bordo di Orion, nello spacecraft adapter che collega lo Space Launch System alla navetta, sarà installato tra i vari payload che verranno messi in orbita anche il Lunar IceCube, un cubesat dal peso di circa 14 kg che avrà lo scopo di raccogliere informazioni sul ghiaccio lunare presente sulla superficie. Il Lunar IceCube è stato progettato e sviluppato dal Goddard Space Flight Center della Nasa, nel Maryland, e dal Jet Propulsion Laboratory, sempre della Nasa, in California.
Il satellite conterrà lo spettrometro Birches (Broadband InfraRed Compact High-Resolution Exploration), che effettuerà scansioni della superficie lunare per raccogliere informazioni sulla distribuzione del ghiaccio nella regolite. La regolite è lo strato più esterno della Luna, composto da un insieme di rocce, polveri e sedimenti. L’acqua all’interno della regolite è dispersa e assorbita dalle particelle di materiale che la compongono e, in base alla temperatura superficiale, sarà presente in forma liquida o solida. Oltre alla temperatura, anche le proprietà chimiche e fisiche delle componenti della regolite influiscono sul tipo di fase in cui si presenta l’acqua, e gli scienziati vogliono studiare la ciclicità di questi cambiamenti di stato attraverso le varie stagioni lunari e le differenti tipologie di regolite. Oltre alle analisi sulla superficie, lo spettrometro Birches sarà in grado di ottenere informazioni anche sulla distribuzione di vapore acqueo presente nell’esosfera lunare, il sottile strato di atmosfera che la piccola massa della Luna è in grado di trattenere gravitazionalmente.
Il Lunar IceCube è progettato per acquisire dati in differenti zone lunari, mappando la superficie a diverse latitudini a nord e sud dell’equatore. Il satellite entrerà in orbita ellittica intorno alla Luna con un periodo orbitale di sette ore, e a ogni rivoluzione osserverà il suolo per circa un’ora. Questo limite di tempo osservativo è imposto da vincoli tecnici della strumentazione di Birches. Infatti, se durante le sue orbite intorno alla Luna lo spettrometro a bordo del cubesat dovesse essere colpito dai raggi solari, i sensori ottici e i componenti all’interno dello strumento verrebbero permanentemente danneggiati. Al fine di evitare questa spiacevole eventualità, che comprometterebbe l’intera missione, oltre a limitare il periodo osservativo gli ingegneri della Nasa hanno dotato Lunar IceCube di un otturatore che si chiude automaticamente nel caso in cui l’intensità della luce solare diventi troppo alta, così da proteggere l’ottica.
Il Lunar IceCube durante la fase di test nei laboratori Nasa presso il Goddard Space Flight Center. Crediti: Nasa
Il Lunar IceCube è fornito inoltre di propulsori a ioni – per i cubesat una tecnologia ancora nuova. I propulsori vengono attivati usando piccole quantità di combustibile per dare piccoli impulsi al satellite lungo la sua orbita. In questo modo sarà possibile effettuare lievi correzioni e cambiamenti di orbita, come nei satelliti più grandi. Il Lunar IceCube rappresenta lo stato dell’arte della tecnologia cubesat e se si dimostrerà efficace nelle sue aspettative aprirà una nuova era di esplorazioni spaziali con satelliti miniaturizzati. Tutta l’elettronica e le componenti del Lunar IceCube e di Birches, infatti, sono state sviluppate per avere performance simili a quelle della strumentazione dei satelliti più grandi, ma a una scala notevolmente ridotta: durante lo sviluppo di Birches, per esempio, le componenti sono state miniaturizzate di circa un sesto rispetto a quelle usate e progettate dalla Nasa in missioni simili.
Studiare le proprietà e la distribuzione dell’acqua sulla Luna è importante per ridurre il costo delle missioni con equipaggio umano che verranno inviate in futuro sulla Luna per creare delle basi permanenti. L’estrazione in situ delle risorse idriche lunari permetterà ai futuri insediamenti di utilizzare l’acqua per i fabbisogni giornalieri degli equipaggi delle basi lunari. L’acqua sarà importante anche per un suo possibile utilizzo come combustibile. Grazie alla dissociazione dell’idrogeno e dell’ossigeno attraverso il processo dell’elettrolisi, infatti, è possibile ottenere carburante a base di idrogeno direttamente dall’acqua lunare. In questo modo i razzi in arrivo sulla Luna, una volta usciti dall’orbita della Terra, potranno fare rifornimento e ripartire per missioni più lontane, verso Marte e gli altri pianeti.
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