Gli astronauti americani nel 2024 muoveranno i primi passi vicino al polo sud della luna:la terra della luce estrema, oscurità estrema, e acqua ghiacciata che potrebbe alimentare la base lunare Artemis della NASA e il salto dell'agenzia nello spazio profondo.

Scienziati e ingegneri stanno aiutando la NASA a determinare la posizione precisa del concetto del campo base di Artemis. Tra le molte cose che la NASA deve tenere in considerazione nella scelta di una posizione specifica ci sono due caratteristiche chiave:il sito deve crogiolarsi alla luce solare quasi continua per alimentare la base e moderare gli sbalzi di temperatura estremi, e deve offrire un facile accesso alle aree di completa oscurità che contengono acqua ghiacciata.

Mentre la regione del polo sud ha molte aree ben illuminate, alcune parti vedono più o meno luce di altre. Gli scienziati hanno scoperto che ad alcune altitudini più elevate, come sui bordi dei crateri, gli astronauti vedrebbero periodi di luce più lunghi. Ma il fondo di alcuni profondi crateri è avvolto da un'oscurità quasi costante, poiché la luce del sole al polo sud colpisce con un angolo così basso da sfiorare solo i loro bordi.

Queste condizioni di illuminazione uniche hanno a che fare con l'inclinazione della luna e con la topografia della regione del polo sud. A differenza dell'inclinazione di 23,5 gradi della Terra, la luna è inclinata di solo 1,5 gradi sul suo asse. Di conseguenza, nessuno degli emisferi lunari si inclina notevolmente verso o lontano dal sole durante tutto l'anno come fa sulla Terra, un fenomeno che qui ci dà stagioni più soleggiate e più buie. Ciò significa anche che l'altezza del sole nel cielo ai poli lunari non cambia molto durante il giorno. Se una persona fosse in piedi su una collina vicino al polo sud lunare durante le ore diurne, in qualsiasi periodo dell'anno, vedrebbero il sole muoversi all'orizzonte, sfiorando la superficie come una torcia appoggiata su un tavolo.

"È un terreno così drammatico laggiù, " ha detto W. Brent Garry, un geologo del Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland. Garry sta lavorando con gli ingegneri in un tour in realtà virtuale del polo sud della luna per aiutare a immergere gli astronauti, scienziati, e pianificatori di missioni nell'ambiente esotico di quella regione mentre si preparano per un ritorno umano sulla luna.

Mentre un campo base richiede molta luce, è anche importante che gli astronauti siano in grado di fare brevi viaggi in crateri permanentemente bui. Gli scienziati si aspettano che questi crateri in ombra ospitino serbatoi di acqua ghiacciata che gli esploratori potrebbero utilizzare per il supporto vitale. "Un'idea è quella di accamparsi in una zona illuminata e attraversare questi crateri, che sono eccezionalmente freddi, " ha detto lo scienziato planetario Goddard della NASA Daniel P. Moriarty, che è coinvolto con il team di analisi e pianificazione del sito del polo sud della NASA. Le temperature in alcuni dei crateri più freddi possono scendere fino a circa -391 gradi Fahrenheit (-235 gradi Celsius).

I piani iniziali includono l'atterraggio di un veicolo spaziale su una parte relativamente piatta di un bordo di un cratere ben illuminato o di una cresta. "Vuoi atterrare nella zona più piatta possibile, dal momento che non vuoi che il veicolo di atterraggio si ribalti, " disse Moriart.

La zona di atterraggio, idealmente, dovrebbe essere separato dalle altre caratteristiche del campo base, come l'habitat o i pannelli solari, di almeno mezzo miglio, o 1 chilometro. Dovrebbe anche essere situato a un'altezza diversa per evitare che i veicoli spaziali in discesa spruzzino detriti ad alta velocità su apparecchiature o aree di interesse scientifico. Alcuni scienziati hanno stimato che quando un veicolo spaziale spinge i suoi motori per un atterraggio morbido, potrebbe potenzialmente spruzzare centinaia di sterline, o chilogrammi, di particelle superficiali, acqua, e altri gas per un paio di miglia, o diversi chilometri.

"Vuoi sfruttare le morfologie, come le colline, che possono fungere da barriere per ridurre al minimo l'impatto della contaminazione, "dice Ruthan Lewis, un ingegnere biomeccanico e industriale, architetto, e un leader del team di analisi e pianificazione del sito del polo sud della NASA. "Così, stiamo guardando le distanze, elevazioni, e piste nella nostra pianificazione."

Alla luna, è fondamentale mantenere l'area intorno al sito di atterraggio e al campo base il più incontaminata possibile per gli scienziati. Ad esempio, tra le molte caratteristiche interessanti della regione del polo sud c'è la sua posizione proprio tra il lato della luna rivolto verso la Terra, o il lato vicino, e il lato che non vediamo mai dalla Terra, noto come il lato opposto.

Questi due emisferi sono geologicamente molto diversi, con il lato opposto più fortemente craterizzato e la sua crosta più spessa che sul lato vicino. Gli scienziati non sanno perché le due parti si siano formate in questo modo.

Il campo base di Artemis deve trovarsi sul lato rivolto verso la Terra per facilitare agli ingegneri l'utilizzo delle onde radio per comunicare con gli astronauti che lavorano sulla luna. Ma gli scienziati si aspettano che oltre miliardi di anni di impatti di meteoriti sulla superficie lunare, rocce, e la polvere da ciascun emisfero veniva sollevata e sparsa sull'altro, quindi è possibile che gli astronauti raccolgano campioni del lato lontano dal loro campo base sul lato vicino.