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Ritorno sulla Luna
Il prossimo orbiter lunare della NASA verrà lanciato entro la fine dell'anno, il primo passo di un piano ambizioso per riportare gli esseri umani sulla Luna e inviarli su Marte. Il veicolo spaziale, chiamato Lunar Reconnaissance Orbiter ( LRO ), utilizzerà la nuova tecnologia per creare mappe precise della superficie lunare, per cercare risorse come il ghiaccio e per valutare la minaccia che le radiazioni nell'ambiente potrebbero rappresentare per gli esseri umani.
Diretto alla luna: Il Lunar Reconnaissance Orbiter (sopra) orbiterà e rileverà la Luna, fornendo maggiori dettagli sulla sua superficie e sull'ambiente rispetto a qualsiasi satellite precedente. Uno dei due nuovi strumenti a bordo del veicolo spaziale sarà l'altimetro laser dell'orbita lunare (in basso), che invierà cinque raggi laser 28 volte al secondo per mappare la superficie della luna. Impulsi di luce laser molto brevi vengono emessi attraverso lo stretto cono argentato fissato al gruppo ottico dello strumento (scatola color oro). Il grande cono raccoglie la luce laser che viene riflessa dalla superficie lunare.
LRO è il satellite lunare più avanzato che la NASA abbia costruito, afferma Richard Vondrak, lo scienziato del progetto per LRO, che aggiunge che fornirà informazioni che sarebbe stato impossibile raccogliere alcuni decenni fa. Stiamo esaminando la Luna in modo più dettagliato di qualsiasi altro corpo celeste a beneficio di tutti i paesi, tra cui Cina, Giappone e India, che hanno affermato di avere l'ambizione di portare le persone sulla Luna nei prossimi 10 o 20 anni, aggiunge David Smith, uno scienziato della NASA che lavora su LRO.
LRO fa parte di La visione della NASA per l'esplorazione spaziale , un programma destinato, tra le altre cose, a rispondere a domande fondamentali della fisica, alla ricerca di vita extraterrestre e alla ricerca di nuove risorse, come le fonti di energia, per la Terra. Il programma prevede il ritorno degli umani sulla Luna. Ma prima che ciò accada, dice Vondrak, è necessario capire molto di più sulla radiazione superficiale e sulla topografia della Luna.
Durante Apollo, ci sono stati una serie di errori quasi fatali, dice Smith. Non siamo atterrati su una superficie piana e c'erano massi ovunque, che avrebbero potuto danneggiare il veicolo e impedire il ritorno sulla Terra. Gli standard di sicurezza odierni non lo avrebbero permesso ad Apollo.
Il programma di navicelle spaziali Apollo è stato chiuso nel 1975 e solo negli anni '90 gli Stati Uniti hanno inviato più satelliti in orbita attorno alla Luna. Clementina e il Prospettore lunare , che ha trascorso mesi in orbita attorno alla Luna e inviando dati. Clementina era un progetto congiunto tra il Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti e la NASA che testava anche nuove tecnologie balistiche; da allora gli Stati Uniti non hanno lanciato altre sonde lunari.
LRO raccoglierà più dati con maggiore precisione in modo che gli scienziati possano trovare siti di atterraggio sicuri e ricchi di risorse e progettare sistemi appropriati per l'ambiente lunare, afferma Vondrak.
LRO orbiterà intorno alla Luna per un anno a un'altitudine di 50 chilometri. I precedenti satelliti degli Stati Uniti mantenevano un'altitudine di circa 100-200 chilometri, così come quelli inviati da altri paesi, come quello cinese Modifica 1 e del Giappone Kaguya , entrambi lanciati nel 2007. L'orbita a un'altitudine inferiore consente alla navicella spaziale di avere una visione più ravvicinata della Luna, consentendo alla navicella di ottenere immagini a risoluzione più elevata, mappe molto dettagliate e misurazioni della temperatura più accurate, afferma Vondrak.
L'orbita lunare è dotata di sei nuovi strumenti, due dei quali faranno il loro debutto nello spazio: un telescopio a raggi cosmici, che misurerà gli effetti che la radiazione lunare avrebbe sugli esseri umani, e un altimetro laser, che creerà mappe del superficie della Luna.
Il telescopio a raggi cosmici, chiamato Cratere , è un nuovo tipo di sensore sviluppato da MIT, Boston University, University of Tennessee a Knoxville e Corporazione aerospaziale . Può misurare l'ambiente di radiazione, non solo nello spazio, ma anche come sarebbe vissuto dagli astronauti in superficie su base quotidiana. Caratterizzando la radiazione, possiamo costruire una migliore schermatura sui veicoli spaziali in modo che gli astronauti possano sopravvivere a lunghi viaggi sulla Luna e su Marte, afferma Justin Kasper, un astrofisico dello staff del Centro di astrofisica di Harvard-Smithsonian e lo scienziato del progetto per Crater.
Il corpo umano risponde alle radiazioni in modi diversi, a seconda dell'intensità, della durata e della composizione delle particelle radioattive. Le due cose di cui gli scienziati sono più preoccupati sono l'avvelenamento acuto da radiazioni, ad esempio, un brillamento solare e l'esposizione a lungo termine ai raggi cosmici galattici, che possono aumentare il rischio di cancro. In tutti i casi, il pericolo è che le radiazioni ionizzanti [particelle cariche e ad alta energia] possano rompere i legami atomici nel DNA e danneggiare cellule e tessuti, afferma Kasper.
Il rivelatore di radiazioni è costituito da una serie di semiconduttori di silicio, ciascuno di circa 35 millimetri di diametro e alto un millimetro. Tra i pezzi di silicio, gli scienziati hanno inserito grandi blocchi di materiale chiamato plastica equivalente ai tessuti. I blocchi sono cerosi e sembrano pastelli neri giganti ma hanno la stessa composizione chimica del tessuto umano, dice Kasper.
Quindi, mentre il silicio misura l'energia e la composizione delle particelle mentre volano attraverso il rilevatore (una tecnica collaudata per misurare le radiazioni), la plastica viene utilizzata per misurare i loro effetti biologici. In precedenza, i dati dei rilevatori di radiazioni venivano inviati sulla Terra, dove gli scienziati tentavano di calcolare l'effetto che la radiazione misurata avrebbe avuto sugli esseri umani. Il materiale plastico fornisce una misurazione diretta e più accurata di come sono le radiazioni a diverse profondità del tessuto umano, afferma Kasper.
Il secondo strumento che compie il suo primo volo spaziale è l'altimetro laser dell'orbita lunare ( Lola ), sviluppato dagli ingegneri del Goddard Space Flight Center della NASA. Utilizza la luce laser per misurare la distanza tra la navicella spaziale e la superficie della Luna. Misurerà quella distanza in modo molto preciso, a circa 10 centimetri, ed effettuerà misurazioni 28 volte al secondo, afferma Smith della NASA, che è anche il principale investigatore di LOLA. A differenza degli strumenti attuali, che emettono un singolo raggio laser a basse ripetizioni, il nuovo altimetro emette cinque fasci di luce laser focalizzati che vengono riflessi e ricevuti da cinque rilevatori separati, per un totale di 140 misurazioni al secondo.
Ciò consente agli scienziati di creare una mappa ad alta densità e molto precisa della forma della superficie lunare. Siamo in grado di determinare l'altitudine e la pendenza di diversi punti sulla Luna, nonché l'asperità del terreno, afferma Smith. Possiamo anche conoscere le proprietà della superficie, ad esempio la forma dei crateri e la loro profondità e dimensione. L'obiettivo finale è identificare il punto migliore, preferibilmente piatto, per l'atterraggio di un grande lander e per la creazione di una base da parte degli astronauti.
Crater e LOLA saranno accompagnati sull'orbita lunare da altri quattro strumenti che acquisiranno immagini e mapperanno la Luna, misureranno le temperature superficiali per identificare potenziali depositi di ghiaccio e cercheranno l'idrogeno nelle regioni polari lunari. Tutti i dati verranno continuamente rispediti sulla Terra per essere analizzati.
LRO è la prima delle nostre missioni di esplorazione per un ritorno sulla Luna e avrà un impatto significativo sul futuro volo spaziale umano, afferma Vondrak.