Da NASA ulteriori dettagli sulla missione di cattura di un asteroide

La NASA fornisce nuovi dettagli sulla missione, in fase di studio, che prevede la cattura di un piccolo asteroide da portare in orbita lunare per poi mandare degli astronauti ad esplorarlo.

La missione era stata annunciata a grandi linee qualche settimana fa. Le nuove informazioni arrivano da una presentazione dell’Amministratore Associato dello Human Exploration and Operations Mission Directorate della NASA, William Gerstenmaier, presso il NASA Advisory Council, riportata dal sito NasaSpaceflight.com.

Concept del veicolo per la cattura dell’asteroide, prima del dispiegamento del sistema di cattura. (c) NASA

La missione prevede tre fasi: la prima si occuperà di individuare e caratterizzare il Near Earth Asteroid (NEA) candidato; la seconda sarà quella relativa alla cattura e lo spostamento dell’orbita dell’asteroide verso il sistema Terra-Luna; l’ultima fase coinvolgerà il nuovo razzo vettore pesante Space Launch System (SLS) che lancerà la capsula Orion con degli astronauti a bordo che esploreranno e preleveranno campioni dall’asteroide catturato.

Il budget per lo studio preliminare per la missione è stato richiesto al Congresso americano già a partire dal prossimo anno fiscale e, secondo le tempistiche stimate, l’esplorazione dell’asteroide potrebbe avvenire già durante SLS EM-2, prevista per il 2021.

Rendering artistico di un sistema di propulsione elettrica solare. (c) NASA

Tra gli elementi essenziali alla missione di cattura c’è il sistema di propulsione elettrica solare (SEP) da 40 kW che sarà necessario sviluppare per catturare l’asteroide. Utilizzando la SEP, l’asteroide verrà spinto in maniera costante fino a che entrerà nella sfera di influenza gravitazionale del sistema Terra-Luna. Qui, mediante assist gravitazionali e ulteriori accensioni del propulsore elettrico, l’asteroide verrà inserito in un’orbita retrograda intorno alla Luna, che sarà stabile per molto tempo, fino ad un centinaio di anni. Il team guidato da Gerstenmaier dovrà presto elaborare una serie di criteri per trovare asteroidi adatti allo scopo.

“Dobbiamo trovare un oggetto che sia della grandezza giusta, abbia le corrette caratteristiche di rotazione, la giusta massa e che sia diretto approssimativamente verso la regione cislunare al momento della cattura”, ha dichiarato Gerstenmaier. L’Amministratore Associato ha anche aggiunto che la ricerca per l’asteroide candidato porterà probabilmente alla “scoperta” di diversi stadi superiori S-IVb dei Saturn V utilizzati durante le missioni lunari, in particolare quelli utilizzati nelle missioni dall’Apollo 8 fino all’Apollo 12. L’S-IVb dell’Apollo 12, ad esempio, fu per caso osservato nel 2002 ed inizialmente scambiato per un piccolo asteroide. La NASA sarà comunque in grado di distinguere tra uno stadio superiore del Saturn ed un asteroide anche grazie alla differenza di densità tra i due oggetti, oltre che dal fatto che, in maniera almeno approssimativa, le orbite degli S-IVb sono più o meno note.

Lo studio preliminare è stato condotto utilizzando come “prototipo” l’asteroide 2009 BD, anche se questo oggetto, pur avendo le giuste dimensioni, non ha tutte le caratteristiche richieste in quanto non potrebbe essere portato in spazio cislunare prima del 2024. Una notevole mole di lavoro sarà dunque necessaria per finalizzare tutte e tre le fasi del progetto. Un altro esempio portato da Gestenmaier ha riguardato i propulsori elettrici, che dovranno essere accesi per almeno un anno in maniera continuativa, richiedendo quindi un consumo di circa 12 tonnellate di gas xeno. Per evitare che il gas eroda le pareti del propulsore sarà necessaria una protezione magnetica.

Il veicolo in fase di cattura. (c) NASA

Un’altra sfida è rappresentata dal progetto di un “sistema di cattura che tolga via le vibrazioni” dall’asteroide. Per questo, si avrà bisogno di “un sistema abbastanza flessibile ed elastico”, ha aggiunto Gerstenmaier. “È allo studio un dispositivo gonfiabile che possa attenuare il movimento dell’asteroide in maniera lenta, così da non sovraccaricare i pannelli solari”. Per annullare la rotazione dell’asteroide, il veicolo utilizzerà un sistema di manovra a idrazina. Una volta stabilizzato il movimento rotatorio l’asteroide sarà ridirezionato utilizzando i propulsori elettrici.

La terza fase della missione avrà una durata di circa 20 giorni, nei quali gli astronauti esploreranno e campioneranno l’asteroide catturato. Una volta raggiunto l’oggetto, tramite SLS ed Orion, il punto centrale della missione sarà ovviamente l’attività extraveicolare (EVA) nei pressi dell’asteroide. Gerstenmaier ha accennato, durante la presentazione, all’utilizzo di tute spaziali per il lancio ed il rientro con uno strato TMG (Thermal Meteoroid Garment) modificato per l’EVA.

La capsula Orion attraccata al veicolo cattura-asteroidi. (c) NASA

“Abbiamo in programma due EVA durante il periodo di aggancio, ognuna di una durata di circa 3 o 4 ore. Le passeggiate spaziali non saranno particolarmente complicate, si tratterà semplicemente di uscire e acchiappare un campione”. Per permettere agli astronauti di muoversi agevolmente nei pressi dell’asteroide catturato, il veicolo dovrà essere modificato con aste e appigli. Gerstenmaier ha aggiunto che le capacità di effettuare EVA con la nuova capsula “erano nel progetto iniziale di Orion, ma pochi credevano che avremmo utilizzato questa capacità così presto nel programma di esplorazione”. Si è anche accennato alla possibilità di provare le nuove tute spaziali durante attività extraveicolare sulla ISS.

Sempre secondo Gerstenmaier, la missione è utile ai piani della NASA poiché coinvolge molte attività che erano già in progresso presso diversi dipartimenti, unificandoli in un’unica missione: identificazione e caratterizzazione di asteroidi, propulsione solare elettrica, attività robotiche nello spazio, lanciatore pesante ed Orion. La missione costruisce anche una serie di strumenti per l’obiettivo ultimo, cioè l’esplorazione di Marte.

Anche l’utilizzo di Orion ha i suoi vantaggi, dato che “può essere utilizzata come scialuppa di salvataggio, oppure come rifugio sicuro per il modulo abitativo. È in grado di subire un foro di mezzo centimetro dall’altra parte della Luna e nonostante questo riportare a terra l’equipaggio in sicurezza”. La missione di esplorazione dell’asteroide catturato non necessiterà di un modulo abitativo, ma probabilmente esso verrà utilizzato in missioni future. Il modulo potrebbe essere derivato dalla capsula Cygnus, della Orbital, o dal giapponese HTV, con l’aggiunta di un sistema di supporto vitale che potrebbe essere testato sulla ISS. Come per EM-1, il modulo di servizio sarà fornito in parte dall’agenzia spaziale europea (ESA), derivato dall’attuale ATV.

Questa estate NASA prevede di completare lo studio di fattibilità della nuova missione.