GOLDEN, Colorado — Trovare ghiaccio d’acqua sfruttabile al polo sud lunare è una priorità fondamentale nel programma Artemis della NASA. Se esistono riserve di ghiaccio d’acqua in trappole fredde lunari, note anche come regioni permanentemente in ombra, le future missioni robotiche o con equipaggio potrebbero elaborarlo in ossigeno e idrogeno — ideali per il supporto vitale o la produzione di carburante per razzi.
Ma la NASA non è l’unica a cercare.
Cina e Russia sono pronte a sondare il polo sud per risorse volatili e stanno collaborando per la Stazione Internazionale di Ricerca Lunare per svolgere esplorazioni scientifiche di routine, verifiche tecnologiche e utilizzo delle risorse lunari.
Ora sono previsti due importanti missioni robotiche lunari cinesi. La Chang’e-7 della Cina è programmata per il lancio intorno al 2026 e si concentrerà sull’investigazione del ghiaccio d’acqua nella regione del polo sud lunare. Seguirà la Chang’e-8, prevista per il lancio intorno al 2028, che continuerà l’esplorazione del polo sud e presenterà tecnologie per la costruzione di future infrastrutture sulla luna.
Preparativi per il lancio
Potenzialmente in vantaggio sulla Cina ci sono gli Stati Uniti, in attesa del lancio congiunto all’inizio di gennaio 2025 di due importanti veicoli spaziali, l’orbiter Lunar Trailblazer della NASA e la missione IM-2 della Intuitive Machines nell’ambito della iniziativa Commercial Lunar Payload Services della NASA.
Come veicolo della NASA Small Innovative Missions for Planetary Exploration (SIMPLEx), la missione scientifica a budget ridotto di Lunar Trailblazer è considerata un progetto di esplorazione del ghiaccio secondario ma comunque importante. Sarà lanciato insieme all’IM-2, un lander lunare denominato Nova-C Athena. Il lander IM-2 e l’orbiter Lunar Trailblazer saranno lanciati insieme su un razzo SpaceX Falcon 9.
Un portavoce della Intuitive Machines, Josh Marshall, ha detto a SpaceNews che prevedono di consegnare il lander lunare IM-2 al Kennedy Space Center della NASA in Florida per i preparativi di lancio nel quarto trimestre del 2024, “con una finestra di missione prolungata fino a gennaio.”
“Lanciamo quando lo fa l’IM-2, cosa che ci aspettiamo avvenga presto,” ha dichiarato Bethany Ehlmann, investigatrice principale del Lunar Trailblazer e professoressa di scienze planetarie al Caltech, a SpaceNews.
Secondo il Caltech, il Lunar Trailblazer dovrebbe lanciarsi durante una finestra che va dal 1 al 5 gennaio 2025.
Scienza di alto livelloIl hardware del Lunar Trailblazer, guidato dal Caltech, ha superato con successo tutti i test ambientali, con i test finali di software e preparazione all’operatività in corso, ha detto Ehlmann a SpaceNews. Resta da installare l’ordinanza finale e spedire in Florida per il rifornimento e l’integrazione alcune settimane prima del lancio. Lockheed Martin ha fornito il veicolo spaziale ed è responsabile dell’integrazione del sistema di volo, sotto contratto con il Caltech.
Sono stati cinque anni impegnativi per il team, ha detto Ehlmann, ma ora si trovano a poche settimane dalla prontezza al lancio.
“Lunar Trailblazer è un nuovo tipo di missione di scienza planetaria della NASA, offrendo scienza di alto livello a un costo inferiore rispetto alle missioni planetarie tradizionali assumendo un rischio maggiore,” ha detto Ehlmann. “I risparmi sui costi includono parti commerciali di serie e un veicolo spaziale a sistema a stringa singola.”
Impronte spettraliTrailblazer raccoglierà dati importanti sulla forma, abbondanza e distribuzione dell’acqua sulla luna, rispondendo a domande sul ciclo dell’acqua su corpi privi di atmosfera.
Quando il Lunar Trailblazer si stabilirà nella sua orbita lunare e inizierà il suo lavoro, mapperà le impronte spettrali – o lunghezze d’onda della luce solare riflessa – delle forme d’acqua sul paesaggio lunare e registrerà anche la temperatura della superficie della luna. Osservando le stesse località in diversi momenti della giornata, il Lunar Trailblazer scoprirà se la quantità d’acqua cambia nel tempo.
“I dati di Trailblazer sono fondamentali per future missioni con piedi o ruote sul terreno,” ha detto Ehlmann. “Lunar Trailblazer avrà la più alta risoluzione spaziale nella mappatura compositiva e termica infrarossa fino ad oggi,” con i dati ad alta risoluzione dell’orbiter “in grado di indicare a quelle missioni di girare a sinistra o a destra con le nostre mappe che li guideranno verso le riserve d’acqua e minerali di maggiore interesse.”
Le operazioni del veicolo spaziale saranno effettuate dal Centro di Elaborazione e Analisi Infrarossa del Caltech e coinvolgeranno studenti del Caltech e del Pasadena City College, ha detto Ehlmann. “È un’enorme opportunità per formare la prossima generazione mentre si compie una scienza prioritaria.”
All’azioneTuttavia, i ricercatori non conoscono la posizione precisa del ghiaccio d’acqua sulla luna e non sanno neppure la sua forma fisica e chimica, ha detto Ben Bussey, scienziato capo della Intuitive Machines. “Quindi, non sappiamo quanto sarà facile estrarlo. Usando la terminologia dell’industria mineraria terrestre, si tratta della differenza tra una ‘risorsa’ e una ‘riserva.’”
“Il ghiaccio ha il potenziale di essere una risorsa lunare importante,” ha aggiunto Bussey. “Tuttavia, attualmente non conosciamo le informazioni necessarie per determinare la natura di tale risorsa.”
Se l’IM-2 riuscirà a toccare terra, sarà dispiegato un Micro-Nova Hopper (un drone propulsivo finanziato dalla NASA) per saltare sulla superficie lunare. Mentre salta, il drone fornirà la prima misurazione diretta della superficie dell’idrogeno, un indicatore chiave della presenza d’acqua, utilizzando uno spettrometro a neutroni fornito dalla Puli Space Technologies ungherese, ha spiegato Bussey.
Il Micro-Nova Hopper da dispiegare con il lander lunare IM-2. Credito: Intuitive Machines. “Il hopper volerà anche all’interno di un cratere permanentemente in ombra, fornendo informazioni sulla superficie di queste trappole fredde per la prima volta,” ha detto Bussey.
A bordo dell’IM-2 c’è anche il Polar Resources Ice Mining Experiment-1 (PRIME-1), un esperimento della NASA progettato per cercare ghiaccio d’acqua sulla luna.
Questione di fortunaCon un po’ di fortuna, il prossimo insieme di hardware spaziale sulla luna potrebbe scoprire ghiaccio lunare, ha detto Norbert Schörghofer, uno scienziato senior del Planetary Science Institute con base alle Hawaii, a SpaceNews.
A lunghezze d’onda ottiche, non è stato rilevato ghiaccio nelle regioni permanentemente in ombra, quindi le prospettive non sono ottime, ha detto Schörghofer.
Il PRIME-1 dell’IM-2 contiene un trapano e uno spettrometro di massa, ma è stazionario e non può muoversi. Il luogo di atterraggio è troppo caldo perché il ghiaccio si accumuli, “ma se materiale ricco di ghiaccio fosse stato espulso da un cratere vicino, potrebbe essere sopravvissuto,” ha detto Schörghofer. “È una scommessa.”
Per questo motivo, Schörghofer ha affermato che “il Micro-Nova hopper potrebbe offrire la migliore possibilità di trovare ghiaccio, anche se solo indirettamente.”
Secondo Schörghofer, tutti e tre questi approcci a basso costo non sono comparabili a missioni di scienza lunare complete come il recentemente cancellato Volatiles Investigating Polar Exploration Rover (VIPER) della NASA — o il lander lunare Chang’e-7 della Cina.
Che alcune delle prossime sonde lunari statunitensi incontrino ghiaccio è una questione di fortuna, ha affermato Schörghofer. “Se non lo faranno, le prossime missioni di campionamento del ghiaccio al polo sud lunare saranno da parte di altre nazioni, probabilmente lanciando nel 2026. La corsa è aperta,” ha detto.