Teresa Bernard (born in Texas - ) – Space, the next Frontier
Dicembre mese dello spazio: Giappone e Cina alla ribalta
di Vincenzo Rampolla
Dopo un’estate dedicata a Marte, dicembre si è trasformato in mese spaziale.
In una decina di giorni, a luglio sono avvenute le partenze di 3 missioni dirette verso Marte:
19 luglio Al Amal degli Emirati Arabi,
23 luglio Tianwen-1 della Cina e
30 luglio Perseverance della Nasa.
In questi giorni di inizio inverno domina la Luna, con le missioni giapponesi e cinesi.
Sabato 5 dicembre, dopo un viaggio di oltre 6 anni e un tragitto di più di 5 miliardi di km, è rientrata sulla Terra la capsula della missione giapponese Hayabusa-2. A giorni è previsto il rientro della missione cinese Chang’e-5, entrambe con un carico di campioni di materiale lunare e cosmico.
Entrambe le missioni del Giappone Hayabusa2 e la Hayabusa1 hanno richiesto molto tempo e costi elevati per prelevare campioni di materiale dagli asteroidi; questi non sono grandi e sulla Terra sono caduti molti meteoriti di origine simile alla composizione degli asteroidi. Perché non contentarsi dei meteoriti? Sono costituiti dal materiale che rimane dopo il rientro nell'atmosfera e la loro composizione, insieme a sostanze facilmente volatili, è andata perduta oltre che contaminata da sostanze terrestri.
I campioni degli asteroidi vengono invece riportati sulla Terra nelle medesime condizioni in cui erano nello spazio, con la capsula di rientro che protegge il campione attraverso l'atmosfera e nell'atterraggio.
La sonda Hayabusa2 è ora nella fase della missione tra l'abbandono dell'asteroide e il ritorno sulla Terra. Quando la navicella si avvicina alla Terra, i motori a ioni vengono usati per regolare la traiettoria su un’orbita che sfiora la Terra.
Durante l'avvicinamento finale al pianeta, vengono effettuate un totale di 5 correzioni dell'orbita (TCM: Trajectory Control Maneuvers) utilizzando un sistema di 3 interventi che deviano l'orbita del veicolo spaziale verso l'Australia.
Con un quarto intervento e circa 12 ore prima del rientro, la capsula viene separata; anche se la velocità di separazione della capsula è bassa rispetto a quella della navicella, la capsula rientra a Terra quasi sulla stessa orbita della navicella. Senza interventi, anche la navicella rientrerebbe nell'atmosfera. Un'ora dopo la separazione della capsula, viene eseguito il quinto intervento che riporta la navicella spaziale in un'orbita che passa a lato della Terra.
La capsula nel frattempo rientrerà nell'atmosfera e atterrerà nell'Area Riservata Woomera in Australia, una sorta di Area 51 Usa (Base militare di massima segretezza nel deserto del Nevada). Gli interventi e la separazione delle capsule sono effettuati con l’autorizzazione dell'Australian Safety Officer per le operazioni riguardanti il rientro di veicoli spaziali sul territorio australiano.
La capsula non ha capacità di controllo dell'assetto né di controllo dell'orbita. La precisione della separazione è perciò vitale, non essendo possibile effettuare regolazioni dopo che la capsula si è staccata dal veicolo spaziale. La capsula viene accelerata dalla gravità terrestre e alla fine rientra nell'atmosfera terrestre a una velocità di 12 km /s.
Durante il rientro, la superficie raggiunge temperature di circa 3.000 °C. Per proteggere dal calore l'interno della capsula, l'esterno è rivestito con uno scudo termico progettato per mantenere la temperatura interna al di sotto di 80 °C. Ad un'altitudine di 11 km, alle 6:30 di mattino gli scudi termici anteriori e posteriori si separano e la capsula si sgancia dalla sonda e si dispiega un paracadute fissato al corpo principale con il campione e l'antenna di trasmissione del radiofaro.
Durante la discesa la capsula trasmette il segnale della sua posizione e verso le 18:31 ora italiana atterra senza deviazioni dalla zona prevista e viene riportata in Giappone. La sonda intanto continua il viaggio verso lo spazio profondo. Il serbatoio dello xeno le consente di puntare a un nuovo obiettivo, l’asteroide Ryugu (1998 KY26). Scoperto il 2 giugno 1998 nell'ambito del progetto Spacewatch dopo un viaggio di 300 Mkm durato 1.302 giorni, la sonda Hayabusa-2 ha raggiunto l'asteroide Ryugu e l’ha seguito fino all'8 giugno 1999 mentre transitava a circa 800.000 km dalla Terra, più del doppio della distanza Terra-Luna.
La sua scoperta è dovuta ad un gruppo di astronomi guidati dal Jet Propulsion Laboratory con un radiotelescopio in California e telescopi ottici nella Repubblica Ceca, in Arizona, California e alle Hawaii.
Di forma tondeggiante e diametro 0,87 km, viene classificato come asteroide e non meteorite ed è uno degli oggetti più piccoli del sistema solare con un periodo di rotazione di 10,7 minuti e con elevata velocità di rotazione. Dalle osservazioni ottiche e con radar, l'asteroide risulta contenere considerevoli quantità di acqua.
La sua velocità di rotazione è incompatibile con una sua formazione per aggregazione di polveri e frammenti, quindi è probabilmente un monolite. Dalla data della scoperta, la sonda giapponese è scesa due volte su Ryugu per prelevare campioni da riportare a Terra.
A bordo della sonda era installato il robot franco-tedesco MASCOT, strumento di 10 kg. Il 3 ottobre 2018 MASCOT, gestito dal Centro Aerospaziale Tedesco (DLR) di Colonia, si è separato dalla sonda quando questa era a 41m dall'asteroide, è atterrato e per 17 ore ha condotto esperimenti muovendosi sulla sua superficie. In uno studio su Science i ricercatori definiscono Ryugu come un mucchio di macerie costituito da due diversi tipi di rocce, quasi tutte nere, con poca coesione interna e simili a quelle delle meteoriti carbonacee trovate sulla Terra e risalenti a 4,5 miliardi di anni fa.
Il peso di Ryugu è circa ½ miliardo ton e se dovesse avvicinarsi alla Terra e diventare un pericolo, colpendolo esploderebbe in frammenti di varie ton che potrebbero perdersi sulla Terra. Nel 2031 sarà esplorato dalla sonda spaziale Hayabusa 2, come estensione dell’attuale missione principale.
L'asteroide Ryugu è dedicato al palazzo Ryūgū-jō dove le leggende narrano che risieda il dio drago del mare della mitologia giapponese e dove sarebbe custodito un inestimabile tesoro.
Ma il Giappone non è l’unico Paese ad aver puntato su una missione per raccogliere campioni di origine spaziale.
La Cina ha annunciato che il modulo di ascesa della missione Chang’e-5 atterrata il 1° dicembre si è riunito al veicolo di ritorno che lo attendeva in orbita. Si tratta del primo appuntamento di questo tipo effettuato da una sonda cinese e il ritorno sulla terra con un carico di rocce lunari è pianificato per metà dicembre nella Mongolia interna. Anche la Nasa è in attesa nel 2023 di campioni dell’asteroide Bennu, scoperto nel 1999, di diametro 0,5 km e raccolti dalla sonda Osiris Rex.
Nel frattempo, a 380.000 km dalla Terra, la missione cinese Chang’e-5 sta portando a termine il suo storico appuntamento: un docking robotico in orbita lunare, a 1.6 km/s, fra il modulo di ascesa e il modulo di servizio orbitante.
Chang’e-5 è partito per la Luna il 23 novembre alle ore 20.33 al Centro spaziale di Wenchang nell’isola di Hainan nel golfo del Tonchino, al largo delle coste vietnamite, dopo un rinvio a causa del fallimento del vettore Lunga Marcia 5 nel 2017.
La sonda è giunta a destinazione martedì scorso nel complesso Mons Rümker, una zona vulcanica vicino all’Oceanus Procellarum, il mare più esteso del satellite. Appena toccato il suolo Yutu, primo rover lunare cinese, ha dispiegato i pannelli solari, ha attivato antenne, fotocamera, telecamera di atterraggio, telecamera panoramica, lo spettrometro minerale, uno strumento per analizzare il gas del suolo, uno per l’analisi della composizione del suolo, un termo-detector e un georadar.
Per l'acquisizione dei campioni, un braccio robotico con un trapano, una paletta e i contenitori per isolare i singoli campioni, ha il compito di trapanare e raccogliere 2 kg di campioni e con un piccolo razzo inviarli a una sonda rimasta a orbitare attorno alla Luna. La sonda poi trasporterà i campioni sulla Terra dove verranno analizzati.
Al termine dell’operazione è stata piantata nel suolo la bandiera rossa a 5 stelle della Repubblica Popolare Cinese e alle 16:10 di giovedì è ripartita con un decollo nella storia dello spazio effettuato l’ultima volta nel 1976 dalla sonda sovietica Luna 24.
A differenza dei campioni raccolti dalle missioni americane e russe degli anni ‘60 e ‘70, risalenti a circa 3 miliardi di anni fa, i nuovi campioni dovrebbero avere età di 1,3 miliardi di anni e consentirebbero agli scienziati di ricostruire la storia geologica del satellite.
Come le precedenti missioni, la sonda prende il nome dalla dea cinese della Luna, Chang'e.
Il programma cinese di esplorazione della Luna è progettato dalla Cnsa (Agenzia Spaziale Cinese) per essere condotto attraverso 3 fasi del cosiddetto avanzamento tecnologico:
prima fase, il raggiungimento dell'orbita lunare, già effettuato da Chang'e-1 nel 2007 e da Chang'e-2 nel 2010,
seconda fase, l'atterraggio sulla Luna di un rover, come eseguito da Chang'e-3 nel 2013 e Chang'e-4 nel 2019 (lanciata a dicembre 2018 e atterrata sul lato non visibile della Luna a gennaio 2019),
terza fase, la raccolta di campioni lunari dal lato visibile e il ritorno sulla Terra, compito per le missioni Chang'e-5 e Chang'e-6.
Scopo del programma è perfezionare l'allunaggio negli anni 2030 e preparare l’eventuale costruzione di una base in prossimità del polo sud. Si stima che la massa al lancio sarà di 3.780 kg, quella del lander di 1.200 kg e quella del veicolo di ascesa di circa 120 kg.
Il 23 ottobre 2014, per effettuare prove di rientro atmosferico per la capsula definitiva prevista su Chang'e-5, è partita la missione lunare sperimentale Chang'e 5-T1. Il suo modulo di servizio, chiamato DFH-3A, il 13 gennaio 2015 rimase in orbita terrestre prima di venir ricollocato su un’orbita lunare, tramite il Sistema Terra-Luna L2, provvisto di una scorta di 800 kg di propellente per testare altre manovre complesse e fondamentali per le future missioni lunari.
Lanciamo razzi da Terra con una tecnologia relativamente matura, ha detto al NY Times.
Yu Dengyun, Capo Progetto del programma lunare cinese, ma la dissipazione del calore, la deviazione dei flussi e il controllo del processo di risalita sono qualcosa che non abbiamo mai fatto prima. Queste sono le vere sfide.
Nelle fasi di lancio e di rientro, è previsto che l’Agenzia Spaziale Cinese collabori con l’Agenzia Spaziale Europea di Kourou (Guyana Francese), per la corretta esecuzione delle manovre, assistendo il Centro Controllo Missione di Pechino per tracciare la posizione e lo stato di efficienza della sonda alcune ore dopo il lancio e al rientro a dicembre.
(consultazione: science; it.link.fang.org; wikipedia; inaf; space; south china post magazine; mediainaftv; focus; luca nardi; marco malaspina; hayabusa2 project satoru nakazawa; la repubblica; scienze)
