Il programma Artemis della NASA è molto diverso concettualmente dalle missioni Apollo degli anni ’60/’70. Le nuove missioni non prevedono di andare sulla Luna solo per lasciarvi impronte e bandiere, grazie al Lunar Gateway hanno l’obiettivo di realizzare infrastrutture orbitali che permetteranno un “programma sostenuto di esplorazione lunare”.
Uno degli elementi chiave delle missioni Artemis è proprio il Lunar Gateway, un habitat orbitale che gli astronauti utilizzeranno per come “stazione di servizio” da e verso la superficie del nostro satellite.
Il primo passo è quello di lanciare e immettere in orbita lunare due moduli fondamentali: il modulo chiamato Habitation and Logistics Outpost (HALO) e il modulo Power and Propulsion Element (PPE).
Secondo un recente aggiornamento, la NASA (con la Maxar Technologies e Busek Co.) ha recentemente completato un test di accensione statica del sottosistema di propulsione PPE, il primo di una lunga serie di test che garantirà che il modulo PPE e HALO saranno pronti per il lancio per la data stabilita, il 2024.
Il sottosistema PPE è il modulo di propulsione dotato di motori a ioni ad effetto Hall che utilizzano campi elettromagnetici per accelerare il gas ionizzato attraverso gli ugelli del per generare spinta.
Il dispositivo PPE è in questo frangente un concetto di propulsione elettrica solare (SEP) da 6 kilowatt che incorpora l’elettronica Maxar e un sistema di alimentazione allo xeno con quattro propulsori BHT-600 realizzati da Busek. Il tutto garantirà il controllo in orbita lunare del Lunar Gateway.
Questo sistema di propulsione a ioni, come ha spiegato Robert Curbeam, Senior Vice President of Space Capture del Maxar Technologies, è il 30% più potente di qualsiasi altro sistema di spinta precedentemente costruito e pilotato da Maxar o Busek e sarà combinato con propulsori ad effetto Hall di maggiore potenza per completare il sistema SEP da 50 kW del PPE.
I propulsori a ioni BHT-6000 di Busek garantiscono capacità ad alta potenza a un prezzo competitivo e si adattano perfettamente sia ai programmi spaziali in orbita terrestre che nello spazio profondo. I sistemi SEP che la Maxar sta sviluppando per i DPI sono un notevole esempio di tecnologia commerciale innovativa con un grande patrimonio per i programmi della NASA.
Il test di accensione statica è stato finanziato dalla Direzione della missione tecnologica spaziale della NASA attraverso il loro programma Tipping Point. Ogni anno, l’STMD rilascia sovvenzioni ai partner commerciali per promuovere lo sviluppo di tecnologie che miglioreranno le capacità spaziali commerciali e potranno essere utilizzate nelle future missioni della NASA.
Nel 2018, Maxar Technologies, (precedentemente Space Systems / Loral SSL) – è stata selezionata attraverso il Tipping Point per sviluppare l’unità di elaborazione della potenza (PPU) che serve per alimentare il propulsore Hall da 6 kW. Busek Co. è un partner di lunga data della NASA molto conosciuto per i suoi motori a ioni ad effetto Hall.
I contributi sviluppati in passato comprendono mini-propulsori elettrospray per i piccoli satelliti CubeSats e il sistema di propulsione ST7-DRS utilizzato dalla missione LISA Pathfinder.
Test di sviluppo per Lunar Gateway
L’ultimo test consisteva nell’accendere e spegnere il sistema di propulsione a ioni più volte e nell’esecuzione di vari scenari di simulazione di volo, il cui scopo era dimostrare se il sistema per le operazioni intorno alla Luna fosse capace di funzionare.
Il test, durato alcune settimane, ha visto funzionare per la prima volta l’hardware sviluppato da Maxar e Busek. Il tutto ha funzionato come un sistema completamente integrato ed è servito a convalidare le operazioni dual-mode del SEP fino a livelli di potenza di 6 kW e 600 volt.
Come ha detto Mike Barrett, Power and Propulsion Element manager del Glenn Research Center della NASA:
“Questo è un primo entusiasmante passo verso la prova che il sistema di propulsione del DPI soddisferà i requisiti del lunar Gateway. Questi propulsori saranno fondamentali nel fornire i primi elementi al Gateway nell’orbita lunare e ci aiuteranno a creare una piattaforma di esplorazione dinamica per i 15 anni di vita previsti per il Gateway”.
Una volta assemblato e integrato, il PPE sarà il veicolo spaziale a propulsione elettrica più potente che abbia mai volato e verrà impiegato per manovrare il Lunar Gateway attorno al nostro satellite naturale. Congiunto con un Lunar Excursion Module (LEM) riutilizzabile, il Lunar Gateway permetterà di ampliare la superficie lunare esplorabile.
Il lancio del PPE e di HALO è previsto nel 2024 a bordo di un Falcon Heavy, della società privata SpaceX di Elon Musk, in preparazione della missione Artemis III.
Oltre a HALO, verranno collegati altri moduli, come ad esempio, il sistema europeo di rifornimento, infrastrutture e telecomunicazioni (ESPRIT) e il modulo internazionale di abitazione (I-HAB). i moduli sono stati sviluppati dall’ESA e dalla JAXA giapponese in collaborazione con i francesi della Thales Alenia Space, con l’aggiunta di ulteriori contributi della NASA e dell’Agenzia spaziale canadese (CSA).
I moduli saranno lanciati rispettivamente entro il 2026 e il 2027 e integrati con il Lunar Gateway nell’orbita lunare. La stazione spaziale sarà una parte fondamentale del programma Artemis della NASA. Il Lunar Gateway garantirà supporto vitale per le missioni di lunga durata sulla superficie della Luna. Faciliterà inoltre i partenariati con altre agenzie spaziali (come ESA, CSA, JAXA e altri), proseguendo nella tradizione della Stazione Spaziale Internazionale.
Il Gateway disporrà di lander riutilizzabili e sarà utile nella realizzazione di campi base sulla superficie della Luna. In tal modo, gli astronauti potranno condurre importanti ricerche più a lungo e con una sicurezza maggiore nonostante le rigide condizioni presenti sul suolo lunare.
In futuro il Lunar Gateway potrebbe essere un elemento chiave per le missioni di esplorazione umana di Marte che si terranno forse negli anni ’30 di questo secolo. Il Lunar Gateway sarà a tutti gli effetti una testa di ponte per l’esplorazione dello spazio profondo.
