Un team di ricercatori tedesco-americani ha proposto di sviluppare una microscala, lander di superficie a basso costo per la caratterizzazione in situ di un asteroide. La piccola navicella spaziale, chiamato Pico Autonomous Near-Earth Asteroid In Situ Characterizer (PANIC), potrebbe essere una svolta per la comunità scientifica, offrendo un semplice, soluzione economica per la ricerca sugli asteroidi.

Il concetto della missione PANIC prevede un lander a forma di tetraedro con una lunghezza del bordo di soli 13,78 pollici (35 centimetri) e una massa totale di circa 26,5 libbre. (12 chilogrammi). Le dimensioni e la struttura del veicolo spaziale gli consentiranno di ospitare quattro strumenti scientifici. Il lander stesso sarà consegnato a un asteroide a bordo di una sonda interplanetaria, e una volta sulla superficie di una roccia spaziale, utilizzerà il salto come meccanismo di locomozione in condizioni di microgravità.

Secondo gli autori del documento che descrive il concetto di missione PANIC, uno dei maggiori vantaggi del progetto sarebbe la sua semplicità e convenienza.

"Abbiamo puntato su un concetto semplice e a basso costo, mitigazione dei potenziali rischi. Credo che sia possibile costruire un lander PANIC con un budget di spesa compreso tra $ 5 e $ 10 milioni, anche dato che il lander sarebbe alimentato esclusivamente da celle primarie non ricaricabili che garantiscono un tempo di vita da 24 a 36 ore, " Karsten Schindler della Technische Universität Dresden (TUD) in Germania e autore principale dell'articolo, ha detto Astrowatch.net.

Gli autori dello studio ritengono che PANIC sarebbe un'ottima alternativa ai lander tradizionali complessi e costosi. Potrebbe essere una vera pietra miliare nella storia della ricerca sugli asteroidi poiché finora nessun tentativo di atterraggio di un lander dedicato ha avuto successo su un asteroide. L'atterraggio della sonda NEAR Shoemaker della NASA alla fine della sua missione nel 2001 sull'asteroide vicino alla Terra (NEA) Eros e i due atterraggi del giapponese Hayabusa sul NEA Itokawa nel 2005 hanno fornito solo informazioni molto limitate.

"Entrambe le sonde hanno toccato la superficie, ma non avevano a bordo strumenti per un'analisi in situ. Un lander dedicato sarebbe un'aggiunta importante a qualsiasi futura missione di esplorazione di asteroidi in quanto ci consente di misurare la "verità al suolo" necessaria per calibrare i dati di telerilevamento; un problema che ogni missione spaziale deve affrontare, non importa quale corpo celeste esplori, sia a distanza dall'orbita o durante un sorvolo, " ha detto Schindler.

I ricercatori sostengono che è possibile acquisire questi dati di "verità di base" con spese molto modeste in termini di peso del veicolo spaziale, costi e operazioni nell'ambiente di microgravità di un piccolo corpo. Notano che l'idea del lander PANIC è di campionare la superficie in più punti, qualcosa che una missione di restituzione del campione probabilmente non sarebbe in grado di fare.

"Tutte queste informazioni contribuiranno alla nostra comprensione della composizione e della struttura degli asteroidi, che è anche vitale in termini di rischio di impatto dei NEA, ed eventuali contromisure che potrebbero essere necessarie un giorno, " ha osservato Schindler.

Quattro strumenti sono stati proposti dagli autori come carico utile scientifico del lander PANIC. Secondo i ricercatori, per ottenere il massimo dal mestiere, dovrebbe portare due spettrometri, un microscopio e una fotocamera.

Lo spettrometro a raggi X con particelle alfa (APXS) sarà utilizzato per determinare direttamente le abbondanze elementali nel sito di atterraggio, mentre il Near-Infrared Spectrometer (NIRS) sarà utilizzato per studiare la mineralogia e le proprietà ottiche a lunghezze d'onda di 0,8 – 2,5 µm. Con una risoluzione spaziale di 6 µm/pixel, il Microscopic Imager (MIC) studierà la distribuzione granulometrica e cercherà prove di bordi formati da nanofase. Il sistema di telecamere stereo (SC) consentirà l'imaging del terreno circostante in una direzione dal lander utilizzando le sue ottiche grandangolari e misurerà la distanza e le dimensioni delle caratteristiche geologiche della superficie.

"Riteniamo che il carico utile minimo dovrebbe essere una combinazione di uno spettrometro nel vicino infrarosso e di un imager microscopico. Perché? Le proprietà spettrali sono significativamente influenzate dalla dimensione delle particelle, temperatura superficiale, angolo di fase e irraggiamento, " ha detto Schindler.

Ad esempio, NIRS utilizzando una sorgente luminosa calibrata e una geometria di visualizzazione ben definita vicino alla superficie, aiuterebbe a interpretare gli spettri acquisiti a distanza.

"Per convalidare varie tecniche per modellare gli spettri, abbiamo bisogno di un'informazione sulla dimensione media delle particelle che può essere ottenuta solo da immagini microscopiche. Allo stesso modo, queste immagini potrebbero permetterci di vedere i cambiamenti nelle caratteristiche ottiche che derivano dall'erosione spaziale, " ha aggiunto Schindler.

Il concetto di lander PANIC è stato ispirato dal lander MINERVA di Hayabusa e da CubeSats. MINERVA era per loro un modello da seguire, come è stato costruito interamente da commerciale, componenti standard con un budget estremamente basso. Questa mini-astronave giapponese ha dimostrato una durata di 18 ore a Itokawa, nonostante il suo destino di sfuggire al campo gravitazionale dell'asteroide.

Nel 2008, durante il workshop di studio estivo della NASA noto come Small Spacecraft Summer Study Project (S4P), l'idea del lander PANIC si è evoluta. L'officina, finalizzato alla progettazione di missioni verso oggetti vicini alla Terra (NEO), ha portato al concetto di missione di rendezvous binario "Didymos Explorer" e PANIC è stato incluso in questo studio, aumentando l'interesse per questo piccolo caratterizzatore di asteroidi a basso costo.

"Dopo la fine del programma, abbiamo proseguito con uno studio approfondito del lander come strumento a sé stante, i cui obiettivi scientifici si applicano a qualsiasi missione su un asteroide, indipendente dalla scelta del target finale. Abbiamo terminato il nostro studio nel settembre 2009, e ha pubblicato successivamente tutti i risultati in Acta Astronautica . Avevamo parti interessate alla NASA, DLR (Centro aerospaziale tedesco), la Max Planck Society e la JAXA (Agenzia di esplorazione aerospaziale giapponese), tutte le missioni di studio sugli asteroidi vicini alla Terra in quel momento, e ha presentato questo concetto in vari incontri (ad esempio l'European Planetary Science Congress e la Planetary Defense Conference), ricevere più richieste da diverse parti, "Schindler ha rivelato.

Sebbene il concetto PANIC sia attualmente nelle prime fasi di sviluppo, può essere visto come uno studio di Fase 0 finito che può essere facilmente trasformato nella base per una proposta per acquisire finanziamenti e costruire hardware per una futura opportunità di volo. In particolare, un concetto simile, il lander MASCOT, è stato studiato in modo indipendente ed è stato infine realizzato per la missione Hayabusa 2 lanciata nel dicembre 2014. Dimostra che un'idea del genere può essere implementata in tempi relativamente brevi.