La missione Hera delle SA per la difesa planetaria, essendo progettato per rilevare il più piccolo asteroide mai esplorato, è davvero tre veicoli spaziali in uno. La nave madre principale trasporterà due CubeSat delle dimensioni di una valigetta, che toccherà il corpo bersaglio. Una squadra francese ha indagato su cosa potrebbe accadere in quell'istante iniziale di contatto alieno.

"Abbiamo personalizzato una torre di caduta esistente e l'abbiamo attrezzata con un sistema di pulegge e contrappesi per simulare un ambiente a bassa gravità, " spiega la ricercatrice Naomi Murdoch dell'Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-Supaero), parte dell'Università di Tolosa.

"Possiamo scendere a una piccola percentuale della gravità terrestre all'interno della scatola di prova che posizioniamo all'interno della torre di caduta, contenente un modello di lander e terreno di asteroidi simulato.

"La nostra squadra ha iniziato con un lander sferico che atterrava su una superficie sabbiosa, ma siamo passati a forme cubiche più rappresentative dei CubeSat attuali. Abbiamo anche studiato l'influenza di diversi materiali di superficie, e ha cercato di capire come il processo di atterraggio varia con le diverse proprietà del materiale, livelli e velocità di gravità.

"Questo è necessario perché ogni volta che andiamo su un asteroide diverso finiamo per essere sorpresi da ciò che troviamo. Ad esempio, Hayabusa2 del Giappone attualmente esplorando l'asteroide Ryugu, ha trovato polvere di "regolite" molto più scarsa e più massi di quanto i ricercatori si aspettassero".

L'attrazione gravitazionale coinvolta è inferiore al centomillesimo di quella terrestre, molto inferiore a quello riproducibile dal team ISAE-Supaero. Ciò significa che l'atterraggio stesso sarà più simile a un attracco di un veicolo spaziale che a un tradizionale atterraggio planetario.

"Immaginare, ad esempio, se i CubeSat vengono rilasciati a 200 m dalla superficie dell'asteroide, poi impiegheranno più di un'ora per coprire quella breve distanza in superficie, " aggiunge Naomi. "Tutto si muove in una sorta di rallentatore. Poi c'è anche la possibilità di rimbalzare di nuovo.

"Il lander Philae del cacciatore di comete Rosetta è rimbalzato ripetutamente sulla superficie della cometa 67P/Churyumov–Gerasimenko prima di fermarsi definitivamente. Certamente se fossi un astronauta sulla superficie dovresti camminare con passi incredibilmente dolci per evitare di lasciare la superficie e non tornare mai più".

La speranza è che entrambi i CubeSat sopravvivano alla loro discesa per restituire alcune osservazioni, comprese le viste ravvicinate del materiale di superficie. Ma lo scopo principale dei test ISAE-Supaero è estrarre il maggior numero di dati preziosi da quel momento iniziale di contatto.

"Abbiamo dotato il nostro lander di prova di accelerometri simili a quelli che trasporterà uno degli Hera CubeSat, " dice Naomi. "Possiamo vedere ad esempio come le dinamiche di impatto variano in base alle proprietà del materiale, dalla sabbia alla ghiaia grossa, influenzando quanto penetriamo in superficie e quanto dura la collisione.

"E stiamo imparando come i risultati differiscono in base a come atterrano i CubeSats, indipendentemente dal fatto che scendano in curva o facciano per prima, un atterraggio a faccia in giù darebbe un'accelerazione di picco maggiore. Alla fine dei nostri test speriamo di avere una serie di dati per interpretare meglio gli atterraggi effettivi e rivelarsi utili anche per comprendere le interazioni di altre missioni con gli asteroidi".

Allo stesso modo, nel 2005 i ricercatori sono stati in grado di acquisire preziose conoscenze sulla crosta di metano ghiacciata della Luna Titano di Saturno dal modo in cui il lander Huygens dell'ESA ha oscillato quando si è fermato. Il movimento del lander suggerisce una consistenza superficiale di sabbia umida, ricoperto da un soffice strato di polvere, con umidità appena al di sotto della superficie e presenza di almeno un ciottolo di 1-2 cm.

I test ISAE-Supaero finora evidenziano come il target di Hera di 160 m di diametro, Un asteroide bersaglio a gravità estremamente bassa si preannuncia essere un ambiente veramente alieno. "Il materiale di superficie è destinato a comportarsi diversamente, perché riducendo la gravità si riduce la forza normale tra le particelle e quindi anche l'attrito, quindi dovrebbe essere necessaria una forza minore per penetrare nello stesso materiale sabbioso.

"La bassa gravità significa anche altri fenomeni come la forza di van der Waals, che fa aderire cose come la farina, giocherà un ruolo molto più importante. La superficie dell'asteroide potrebbe avere un insieme di grandi rocce che finiscono per comportarsi più come particelle di farina. Oppure la carica elettrostatica potrebbe incoraggiare la levitazione e il trasporto della polvere sulla superficie".

Questi dati di atterraggio dovrebbero anche aiutare a rivelare le leggi di scala inerenti alle dinamiche di collisione, estendendo la scala fino all'impatto della navicella spaziale DART della NASA con lo stesso asteroide, per testare le tecniche di difesa planetaria.

La missione Hera sarà presentata al meeting Space19+ dell'ESA questo novembre, dove i ministri dello spazio europei prenderanno una decisione finale sul volo della missione.