Un rover lunare in grado di analizzare campioni in situ e una struttura in tutta Europa per conservare campioni extraterrestri contribuiranno a proteggere i campioni lunari dalla contaminazione e ad aumentare la loro fruibilità negli esperimenti scientifici.

Nel 1969, la missione Apollo 12 ha recuperato una telecamera che era stata lasciata sulla luna da una precedente navicella spaziale. Quando è stato analizzato, gli scienziati hanno scoperto alcuni batteri - Streptococcus mitis – che si trovano negli esseri umani. Mentre l'origine dei batteri è stata oggetto di accesi dibattiti, l'incidente ha evidenziato il problema della contaminazione incrociata, qualcosa che potrebbe invalidare l'analisi di eventuali campioni riportati da future missioni lunari.

Data la potenziale luna e altre missioni spaziali in arrivo nel prossimo decennio, ci sarà anche più bisogno di modi migliori per maneggiare e analizzare il materiale.

Una soluzione è utilizzare i rover lunari per analizzare l'ambiente lunare in situ, ma una sfida chiave con questo, secondo Diego Urbina della società belga Space Applications Services, è la tradizionale enorme spesa e difficoltà di trasporto e utilizzo di questi veicoli.

Urbina lavora ad un progetto chiamato LUVMI, che sta sviluppando un peso leggero, rover a basso costo del peso di circa 45 kg. A gennaio, il team ha testato un prototipo da 60 kg in due giorni a Noordwijk, Paesi Bassi, per vedere come si è comportato autonomamente nella navigazione di ostacoli pericolosi e superfici che imitano la luna, dal terreno accidentato alle dune sabbiose.

"È andata molto bene. Ha dimostrato che il concetto ha funzionato, che offrisse le funzioni che volevamo, e il trapano del rover ha funzionato correttamente, ", ha detto Urbina. "Speriamo che entro la metà degli anni 2020, se tutto va bene, potremmo avere LUVMI pronto per la luna."

Il team spera che LUVMI possa essere inviato per esaminare le caratteristiche del ghiaccio d'acqua della luna - la cui esistenza è stata confermata l'anno scorso - così come le sostanze chimiche nella crosta e nell'atmosfera, noti come volatili.

Potrebbe anche esplorare modi per estrarre ossigeno e acqua per l'uso da parte dell'uomo e come carburante per veicoli e satelliti, potenzialmente aiutare missioni future. "Ci aspettiamo che questo sia una sorta di effetto esponenziale - che una volta che puoi estrarre risorse, questi consentono molte cose che possono aiutarti a estrarre più risorse ed espandersi nel sistema solare, " disse Urbina.

Punto dolce

Urbina ha spiegato che il rover LUVMI è molto più piccolo di quelli tradizionali sostenuti dal governo, ma anche più grandi di quelli in miniatura più commerciali, come quelli progettati per Lunar XPRIZE di Google prima che venisse cancellato l'anno scorso.

"Siamo in un bel punto debole in cui è abbastanza piccolo da non avere costi di lancio troppo alti e abbastanza grandi da poter fornire una bella suite di payload e fare qualcosa di interessante, " Egli ha detto.

Piuttosto che avere sei ruote come alcuni altri modelli, il rover LUVMI ne ha solo quattro, che secondo Urbina lo rende più efficiente dal punto di vista energetico pur mantenendolo altamente mobile. Ciò è reso possibile da un sistema di sospensione regolabile che consente al telaio di spostarsi su e giù e di mettere più facilmente i sensori in contatto con la superficie lunare mentre avanza.

A differenza dei rover tradizionali che trasferiscono campioni sulla superficie lunare dopo aver perforato la roccia, LUVMI punterà anche a dimezzare i tempi di analisi ea ridurre il rischio di danneggiare i materiali misurandoli in situ piuttosto che riportarli sulla Terra. Lo farà perforando il terreno con il suo campionatore, che utilizza il calore per rilasciare i volatili da misurare.

Ma mentre l'analisi dei campioni sulla luna potrebbe fornire una certa quantità di informazioni, non c'è niente come avere una parte della luna di fronte a te da guardare sulla Terra, dice la professoressa Sara Russell al Natural History Museum di Londra, UK.

"Ci sono molte cose che un rover in situ o una missione orbitale può fare, ma ci sono molti esperimenti in cui è necessario avere effettivamente il campione tra le mani in un laboratorio per eseguirli, " lei disse.

Il prof. Russell ha affermato che ciò è necessario per studi come misurazioni precise degli isotopi per determinare l'età o la storia chimica dei campioni, o esami dettagliati di materiale organico per valutare la possibilità di vita altrove nel sistema solare.

Fa parte di un team che sta sviluppando un piano per costruire una struttura paneuropea dedicata per curare adeguatamente i campioni restituiti dallo spazio, proteggendoli dalla contaminazione e preservandoli in condizioni immacolate.

Cura

Il suo ruolo, come capofila di un progetto denominato EURO-CARES, era quello di riunire scienziati e ingegneri di tutta Europa per pianificare una struttura europea per la cura dei campioni (ESCF) per soddisfare le esigenze delle missioni di restituzione dei campioni nei prossimi decenni.

"C'è molta comunanza in ciò che dobbiamo fare, e qualsiasi missione spaziale europea sarà un'impresa internazionale che è una collaborazione di diversi paesi, " ha spiegato il prof. Russell. "Quindi era importante che ci riunissimo per condividere la nostra esperienza e creare qualcosa che fosse più europeo".

Oltre a unire le loro conoscenze della precedente ricerca spaziale, i ricercatori hanno esaminato le strutture di cura in altri continenti, come quelli della NASA e della giapponese JAXA. "Sono stati brillanti nel condividere le lezioni apprese, " ha detto il prof. Russell.

Ha detto che qualsiasi struttura di ricerca dovrebbe essere modulare, con spazio per aggiungere nuovi edifici per proteggere i campioni provenienti da ambienti molto diversi ed evitare la contaminazione incrociata. "La regola generale è che i campioni dovrebbero essere tenuti in condizioni simili a come sono sulla superficie del corpo, " lei disse.

Secondo il prof. Russell, la cura dei campioni lunari stessi è relativamente semplice a causa del mezzo secolo di conoscenze ereditate acquisite dalle missioni lunari Apollo - facendo iniziare con la luna "davvero buono, facile e fattibile."

Ma, lei disse, i campioni di corpi come Marte sono "tutto un altro paio di maniche" rispetto alla natura sterile della luna. È necessario tenere conto delle condizioni dell'atmosfera marziana e della possibilità che gli insetti possano essere riportati sulla Terra. Ciò conferisce loro uno status "ristretto" che coinvolge un intero insieme di protocolli per la protezione sulla Terra.

Ciò potrebbe anche richiedere, Per esempio, una sorta di tenda che potrebbe essere eretta dove un campione atterra per il lavoro iniziale prima di essere portato alla sua struttura di cura finale.

Il team stima che la costruzione di un ESCF per la cura di campioni illimitati costerebbe tra € 10 milioni e € 20 milioni, e oltre 100 milioni di euro per uno che ha analizzato anche campioni ristretti. Il prof. Russell dice che questa è una spesa relativamente piccola dato il costo complessivo delle missioni, con le attuali missioni di restituzione del campione di asteroidi come Hayabusa2 e OSIRIS-REx preventivate a centinaia di milioni di euro e una su Marte che potrebbe costare miliardi.

Il team non si è ancora stabilito su un sito specifico e avrebbe bisogno di cercare finanziamenti per costruirlo come passo successivo. Il prof. Russell dice, però, che il lavoro su un ESCF dovrebbe iniziare almeno sette anni prima che i campioni possano essere restituiti sulla Terra - e con missioni che potrebbero tornare dalla luna e altrove entro un lasso di tempo di 10 anni da oggi, questo può aumentare l'urgenza.

"Ho capito che abbiamo davvero bisogno di iniziare a pensarci adesso, " ha affermato il prof. Russell. "Una struttura aprirebbe un'intera nuova area della scienza, alcuni dei quali ancora non sappiamo nemmeno".