— L’aumento del numero di oggetti spaziali che volano attraverso lo spazio cislunare e attorno alla luna preoccupa sempre di più gli esperti. Anche un singolo evento di frammentazione potrebbe avere conseguenze disastrose e di vasta portata per le future esplorazioni lunari, il che sottolinea la necessità di strumenti adeguati per la caratterizzazione dei detriti.

Questa è la posizione di due ricercatori della che avvertono che la consapevolezza del dominio spaziale è carente in un momento in cui l’attività cislunare sta aumentando. I detriti orbitanti attorno alla Terra sono stati principalmente generati da collisioni, esplosioni di serbatoi di propellente, detonazioni di batterie o deterioramento di veicoli spaziali invecchiati o danneggiati, tra le altre cause.

Gli studi indicano che gli eventi di rottura nel dominio cislunare possono portare frammenti ben oltre le loro orbite originali, anche fino alla Terra. Ciò che serve, concludono, è una migliore valutazione del comportamento dei possibili rifiuti cislunari.

Avere spazzatura spaziale nello spazio cislunare — la regione tra la Terra e la luna — oppure in orbita attorno alla luna stessa sarebbe motivo di preoccupazione. Per quanto riguarda i rifiuti orbitanti attorno alla luna, non esiste un meccanismo naturale di pulizia come quello che l’atmosfera terrestre induce sui detriti in orbita. I frammenti che circolano attorno alla luna priva d’aria rimangono lì, bloccati dalla gravità lunare.

Sollevando la bandiera d’allerta sui detriti cislunari ci sono Arly Black e Carolin Frueh della a West Lafayette, Indiana. Black è un assistente di ricerca presso il gruppo di dinamica delle informazioni spaziali di Frueh nella Scuola di Aeronautica e Astronautica dell’università. Il team ha identificato una serie di problemi nella loro ricerca, recentemente pubblicata negli Progressi nella Ricerca Spaziale, il giornale del Comitato per la Ricerca Spaziale.

Sottolineano che l’esplorazione lunare e cislunare multi-nazionale è già in corso. Tuttavia, manca ancora una maggiore conoscenza e modellazione degli eventi di rottura dei veicoli spaziali nell’ambiente cislunare. Ad esempio, la serie di orbiter lunari, lander e rover della Cina, il tentativo del primo lander lunare israeliano Beresheet, la missione Chandrayaan-3 dell’India verso il polo sud lunare, così come la missione pionieristica CAPSTONE della NASA, ora in modalità di missione estesa nell’orbita halo quasi rettilinea (NRHO) Terra-Luna.

Inoltre, i servizi di carico lunare commerciale della NASA stanno coinvolgendo aziende private americane per posizionare i carichi scientifici e tecnologici dell’agenzia spaziale sulla superficie lunare.

L’iniziativa Artemis della NASA prevede anche un piccolo avamposto multifunzionale Gateway, visitato da equipaggi, che sarà situato in un NRHO per supportare missioni sulla superficie lunare, missioni scientifiche in orbita lunare e il ritorno finale di equipaggi umani per rilanciare l’esplorazione lunare.

Black e Frueh spiegano che soluzioni specifiche per eventi di rottura di singoli veicoli spaziali in particolari orbite cislunari possono e sono state modellate in passato. Tuttavia, è necessaria ulteriore ricerca per prevedere in modo completo il comportamento di rottura su scala globale, “senza dover richiedere nuove simulazioni per ogni possibile permutazione, che è costosa in termini computazionali e dipende da informazioni parametriche precise,” scrivono nel documento.

C’è la necessità di tenere conto del movimento dei veicoli spaziali nel sistema Terra-luna. Ci sono poi forze pertinenti in gioco, come la pressione della radiazione solare e le influenze gravitazionali di Giove e del Sole.

“Data la natura caotica della dinamica di sistema in quest’area, orbite e casi vicini potrebbero mostrare comportamenti completamente diversi,” spiegano i ricercatori universitari nel loro articolo, aggiungendo che molti scenari di detriti rilevanti rimangono inesplorati.

La consapevolezza situazionale dello spazio vicino alla Terra continua a essere un lavoro in corso, dice Black a , “e anche dopo così tanti decenni di attività spaziale, non siamo ancora riusciti a combattere appieno i problemi dei detriti in un semplice sistema a due corpi.”

Le dinamiche complesse di un sistema a tre corpi, applicato a un oggetto spaziale vicino alla luna, ad esempio, pongono una sfida molto più grande, afferma Black.

Il nuovo studio affronta il Problema dei Tre Corpi Circolare Ristretto (CR3BP) e il problema della popolazione dello spazio cislunare con frammenti di detriti. Credito: Clark/Frueh/Purdue University “Date le rinnovate aspirazioni per l’esplorazione lunare, si prevede che la popolazione cislunare aumenti significativamente nei prossimi anni,” ha detto Black. “E se abbiamo imparato qualcosa dall’analisi della frammentazione vicino alla Terra, è che non possiamo aspettare che si raggiunga una capacità critica per affrontare i problemi relativi ai detriti.”

Black ha aggiunto che il lavoro di ricerca mira a seguire un approccio proattivo all’analisi dei detriti cislunari, “prima che si verifichi un evento di frammentazione catastrofico,” per comprendere le conseguenze di un tale evento in molteplici località cislunari — e per evidenziare potenziali aree di mitigazione.

Le frammentazioni di oggetti creati dall’uomo nella regione cislunare sono dannose, afferma Frueh a , poiché i pezzi possono tornare e impattare la luna, o la Terra e lo spazio vicino alla Terra, potenzialmente interagendo con i satelliti presenti.

“Alcuni frammenti continueranno a viaggiare e a attraversare la regione tra la Terra e la luna, costituendo un pericolo per le missioni spaziali attive in quella zona,” ha osservato Frueh. Anche i detriti che lasciano il sistema Terra-luna in direzione del sole potrebbero ritornare, decenni dopo, ha detto.

Il modulo lunare “Snoopy” dell’Apollo 10. Credito: NASA Infatti, un tale scenario sembra aver coinvolto Snoopy, un modulo di ascesa lunare scartato dalla missione equipaggiata Apollo 10 nel maggio 1969. È stato espulso e lanciato in un’orbita attorno al sole, per poi essere successivamente individuato come un oggetto che attraversava la Terra da astronomi amatoriali che hanno affermato con quasi certezza che si trattava di Snoopy. Frueh e i suoi colleghi hanno anche esaminato l’oggetto rientrante nel 2015 e “lo hanno confrontato ragionevolmente bene con l’ipotesi di Snoopy,” ha detto.

“Con l’aumento del traffico spaziale nella regione, non è una questione se vedremo frammentazioni di oggetti creati dall’uomo nello spazio cislunare, ma quando,” ha sottolineato Frueh. “Con il massimo sforzo della consapevolezza situazionale spaziale, speriamo di allontanare quel momento nel futuro.”