Esplorazioni spaziali. Ecco cosa è previsto per il prossimo decennio

Tra le esplorazioni spaziali, delle missioni organizzate grazie ad una collaborazione internazionale, sono previste quelle dedicate alla Luna e a Marte. In questo articolo andremo a scoprire quali sono le missioni previste per il prossimo decennio

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Ormai è quasi passato un anno da quando è stato approvato il budget triennale dell’Agenzia Spaziale Europea, l’ESA, che grazie ai fondi ottenuti dalle nazioni contribuenti, ha potuto pianificare degli eventi con un arco temporale molto più lungo.
Le esplorazioni spaziali, oltre ad essere molto interessanti, hanno anche bisogno di fondi e di certezze finanziarie a lungo termine per essere avviate e concluse. I due corpi celesti più esplorati sono indubbiamente la Luna e Marte, su cui ogni singola spedizione costa molto e porta dei benefici piuttosto limitati se non rientrano in un programma internazionale.
Le missioni spaziali, quindi, presentano una collaborazione a livello internazionale, che riguarda tutte le agenzie che sono presenti sul pianeta, divenendo così un framework, un programma, un’infrastruttura e non più una singola missione. Inoltre, le missioni spaziali sfruttano i dati raccolti da quelle precedenti per riuscire a pianificare quelle future.
Questa organizzazione è stata quella utilizzata dalla ISS negli ultimi 20 anni, per quanto riguarda lo sviluppo delle attività spaziali in orbita bassa, una struttura che ad oggi rimane un esempio unico di infrastruttura multifunzionale, nata grazie alla partnership di diverse agenzie spaziali.

La Luna e le sue missioni

Per la Luna, il nostro satellite naturale, sono previste moltissime iniziative, tra cui: il Lunar Gateway, il programma Artemis e gli Artemis Accords, il Commercial Payload Lunar Service, la base lunare cinese.
Sono tutti programmi che verranno realizzati sul nostro satellite in questo decennio in collaborazione, così da poter facilitare lo sviluppo delle missioni scientifiche. Inoltre, sono tutte missioni fondate su delle infrastrutture e degli accordi multilaterali così da poter riuscire a semplificare, per quanto possibile, le complesse attività lunari.
L’ESA ha fornito tre moduli per il supporto del Lunar Gateway e del programma Artemis, ossia l’ESM, il I-Hab, e l’ESPRIT. Inoltre, sta contribuendo alle spedizioni lunari in diversi modi, tra cui troviamo la collaborazione con i vecchi partner della stazione spaziale per la realizzazione del Lunar Gateway.
L‘ESA, il 14 ottobre, ha annunciato dei contratti molto importanti in occasione dell’IAC 2020, acronimo di International Astronautical Congress, il più grande evento annuale di astronautica, che quest’anno a causa della pandemia è stato organizzato totalmente on-line.
Per quanto riguarda la fabbricazione dell’I-HAB e dell’ESPRIT, i due moduli del Gateway se ne occuperà direttamente la Thales Alenia Space. Il primo, I-Hab, acronimo di International Habitation Module, sarà un modulo abitativo che verrà progettato dalla divisione italiana di Thales Alenia Space, con un costo totale previsto di 327 milioni di euro. La scelta di affidare la progettazione all‘Italia dipende dal fatto che a Torino è stato realizzato circa il 50% dello spazio abitativo della Stazione Spaziale Internazionale.
La struttura realizzata sarà leggermente diversa per soddisfare le esigenze dell’orbita lunare, prima di tutto per le radiazioni e poi per le condizioni ambientali differenti. L’esperienza acquisita con gli anni costituirà un ottima base di partenza. Per adesso è previsto che l’I-Hab verrà lanciato nel 2026.
Il secondo, l’ESPRIT, acronimo di European System Providing Refueling, Infrastructure and Telecommunications, sarà invece costruito dalla divisione francese della stessa azienda. L‘ESPRIT è un modulo con dimensioni inferiori rispetto al primo e presenta anche differenti funzionalità fondamentali, tra cui ci sono i sistemi di telecomunicazione che saranno inviati con due lanci, il primo previsto per il 2023, che sarà agganciato temporaneamente al modulo HALO, mentre il secondo verrà inviato nel 2027.
Il programma Artemis, che prevede la collaborazione tra la ESA e la NASA, si concentra sulla progettazione del modulo di servizio, l’ESM, della capsula Orion, con un invio previsto dal lanciatore super-pesante SLS, di cui si attende da svariati anni l’inaugurazione, prevista al momento per la fine del 2021. Il terzo volo del programma Artemis 3 è previsto per il 2024, una missione che riporterà un equipaggio, dopo quelli avvenuti con gli Apollo, sulla superficie lunare.
L‘Orion sarà fondamentale anche per il progetto Gateway Lunare, perché avrà la funzione di un “taxi” tra la Terra e l’orbita lunare. L’ESA a tal proposito prevede di sviluppare un proprio servizio cargo con cui recarsi verso l’orbita lunare, denominata Cis-Lunar Transfer Vehicle, la CLTV.
In progetto in Europa c’è anche un’altra iniziativa destinata all’esplorazione lunare, la EL3, acronimo di European Large Logistic Lander, un lander ideato per poter trasportare un peso di 1,3 tonnellate sulla superficie della Luna. Il lander, che è stato progettato per essere indipendente dal Gateway, sarà inviato dal lanciatore Ariane 6, da Kourou. Momentaneamente, ancora non è stato costruito, ma sono state già scelte due aziende in grado di idearne il design, l’Airbus e il Thales Alenia Space, alla fine sarà l’ESA a scegliere il progetto migliore.
L’Agenzia Spaziale Europea conta di riuscire a portare a termine dalle 3 alle 5 missioni grazie ai lander EL3 nel prossimo decennio.


Marte e le sue missioni

Marte a causa della sua distanza risulta decisamente più complicato rispetto alle missioni lunari. L’ESA, per il momento, ha in corso solamente un programma di esplorazione robotica per Marte, l’ExoMars, è un altro pianificato, il Mars Sample Return.
L’ExoMars, è un progetto iniziato nel 2016 con l’orbiter TGO e con lo sfortunato lander Schiaparelli, che per un errore del software non ha fatto un atterraggio morbido, attuato insieme alla collaborazione del Roskosmos. Il secondo lancio è previsto per il 2022 grazie al lander Kazačok e il rover Rosalind Franklin.
Il Mars Sample Return, è una missione decisamente più difficile che a livello tecnico è già cominciata, con lo scopo finale di riuscire a riportare sulla Terra dei campioni di suolo marziano. Al momento un rover della NASA è in viaggio verso Marte, il Perseverance.
La missione prevede che una volta atterrato il rover dovrà raccogliere i campioni di suolo, che saranno inseriti in delle provette e che verranno lasciati in determinati punti del pianeta. Successivamente, sarà inviato un altro rover, il SFR, o Sample Fetch Rover, progettato con 4 ruote e delle dimensioni molto ridotte, con lo scopo di raccogliere le provette.
La missione prevede poi l’utilizzo di un piccolo razzo creato per tornare nell’orbita marziana, il MAV, o Mars Ascent Vehicle, dove poi interverrà l’ERO, o Earth Return Orbiter, che riporterà i campioni sulla Terra.
L’ESA in questa missione si occuperà della costruzione del rover per il recupero dei campioni e per il ritorno sulla Terra. La fabbricazione di entrambi i veicoli è stata affidata dall’ESA, all’azienda Airbus. Il rover, che al momento si trova in fase di progettazione da parte degli ingegneri dell’Airbus, sarà più piccolo e molto più veloce rispetto al Perseverance e al Rosalind Franklin, presenterà solo 4 ruote rispetto alle 6 degli altri rover, visto che il deposito dei campioni avverrà in zone piuttosto semplici da raggiungere.
Gli ingegneri che lo stanno progettando prevedono che riuscirà a percorrere anche 200 metri al giorno in completa autonomia. Inoltre, sarà alimentato con pannelli solari e dovrà svolgere la sua missione in soli 6 mesi. Il lancio del rover è previsto per il 2026, ed avverrà con un razzo statunitense non ancora definito insieme al lander e il MAV. L’atterraggio sul Pianeta Rosso è previsto per la fine del 2028, è il tragitto previsto seguirà una traiettoria molto più lunga di quella solitamente utilizzata, così da evitare la tempesta di sabbia ipotizzata a inizio del 2028.
Il programma ERO, con un costo totale previsto di 491 milioni di euro, al momento è l’orbiter marziano più grande mai progettato fin’ora. Infatti, presenta un peso complessivo di 6 tonnellate e dei pannelli fotovoltaici che si estendono per 144 m². ERO è stato progettato per portare a termine un programma mai realizzato fin’ora, ossia quello di catturare una piccola sfera metallica in orbita marziana e riportarla sulla Terra.
Il lancio dell’orbiter è previsto per il 2026 a bordo di un razzo Ariane 6 da Kourou, e avverrà subito dopo l’invio del SFR, ma con un arrivo previsto anticipato rispetto all’altro lancio, perché non soggetto alle restrizioni climatiche di superficie che invece limitano la traiettoria dell’altro rover.
L’orbiter avrà la funzione di transponder principale per tutti i mezzi di superficie e attenderà che si compiano tutte le attività programmate, come il recupero dei campioni, lo stoccaggio dentro l’OS, Orbiting Sample, e il lancio col MAV in un’orbita marziana a 300 km di quota.
L’ERO dovrà afferrare l’OS, ossia una palla delle dimensioni di quella da pallacanestro, un gesto che potrebbe sembrare piuttosto semplice ma non in orbita intorno a Marte. Infatti, l’ERO dovrà individuare l’oggetto da molto lontano ed eseguire una manovra di rendez-vous, il tutto in modo completamente indipendente a milioni di chilometri dal centro di controllo della Terra.
L’ERO, una volta che avrà preso il bersaglio, lo dovrà inserire in un involucro per la protezione da contaminazioni biologiche, e porre il tutto all’interno dell’EEV, Earth Entry Vehicle, un evento che è stato previsto per il 2029.
Per essere avviato il programma ERO si dovrà attendere l’allineamento planetario opportuno, dettato dalle leggi della meccanica orbitale, per riuscire a eseguire una manovra di inserimento in orbita di trasferimento verso la Terra, condizione che avverrà a fine 2030.
L’ESA potrà utilizzare solamente tecnologie già sperimentate con successo nello spazio, tra cui il TRL 9, o Technology Readiness Level, le tecnologie di rendez-vous già usate da ATV per attraccare sulla ISS, e sistemi di navigazione ottica che verranno testati con la prossima missione del programma Cosmic Vision, il JUICE.
L’ESA quest’anno per questo progetto ha già assegnato 1,3 miliardi di euro di contratti in totale, una somma che salirà fino a quasi 3 miliardi entro la fine dell’anno prossimo, un’iniziativa che sottolinea l’impegno europeo per l’esplorazione planetaria.