I pianificatori di missione della NASA e del Centro operativo dell'ESA (ESOC) hanno passato mesi a discutere i pro e i contro delle diverse orbite, e ora hanno deciso il percorso del Portale Lunare.

Come la Stazione Spaziale Internazionale, il Gateway sarà un avamposto umano permanente e mutevole. Invece di fare il giro del nostro pianeta però, orbiterà intorno alla luna, fungendo da base per astronauti e robot che esplorano la superficie lunare.

Come un rifugio di montagna, fornirà anche un rifugio e un luogo per rifornirsi di rifornimenti per gli astronauti in viaggio verso destinazioni più lontane, oltre a fornire un luogo per trasmettere comunicazioni e un laboratorio per la ricerca scientifica.

I team di analisi della missione dell'ESOC stanno continuando a lavorare a stretto contatto con i partner internazionali per capire come questa scelta dell'orbita influisca sugli aspetti vitali della missione, inclusi l'atterraggio, appuntamento con veicoli spaziali futuri e scenari di emergenza necessari per proteggere le persone e le infrastrutture.

L'orbita angelica dell'alone

il portale, è stato recentemente deciso, seguirà un'orbita di alone quasi rettilinea, o NRHO.

Invece di orbitare intorno alla luna in un'orbita lunare bassa come Apollo, il Gateway seguirà un percorso altamente 'eccentrico'. a è più vicino, passerà 3000 km dalla superficie lunare e al suo più lontano, 70 000 chilometri. L'orbita ruoterà effettivamente insieme alla luna, e visto dalla Terra apparirà un po' come un alone lunare.

Orbite come questa sono possibili a causa dell'interazione tra le forze gravitazionali della Terra e della luna. Mentre i due grandi corpi danzano nello spazio, un oggetto più piccolo può essere "catturato" in una varietà di posizioni stabili o quasi stabili in relazione alle masse orbitanti, noto anche come librazione o punti di Lagrange.

Tali luoghi sono perfetti per pianificare missioni a lungo termine, e in una certa misura dettare il design del veicolo spaziale, cosa può trasportare da e verso l'orbita, e quanta energia ha bisogno per arrivare e rimanere lì.

Viaggiando sul sentiero NRHO, una rivoluzione del Gateway nella sua orbita intorno alla luna richiederebbe circa sette giorni. Questo periodo è stato scelto per limitare il numero di eclissi, quando il portale sarebbe stato avvolto dall'ombra della Terra o della luna.

"Trovare un'orbita lunare per il gateway non è cosa banale." dice Markus Landgraf, Analista di architettura che lavora con le attività Esplorazione umana e robotica dell'ESA.

"Se vuoi rimanere lì per diversi anni, l'orbita dell'alone quasi rettilinea è leggermente instabile e gli oggetti in questa orbita hanno la tendenza ad allontanarsi."

Per mantenere il Gateway in posizione, saranno necessarie regolari piccole manovre di mantenimento della stazione.

Sali sul palco

Allora perché questa orbita? Il fattore limitante fondamentale quando si spostano parti dalla Terra, a una potenziale base lunare e alla superficie della luna, è energia.

"Nei voli spaziali umani non ne voliamo uno solo, astronave monolitica, " spiega Florian Renk, analista di missione nella divisione Flight Dynamics dell'ESOC.

"Invece voliamo a pezzi, mettendo insieme le parti nello spazio e presto sulla superficie della luna. Alcune parti che lasciamo alle spalle, alcuni li riportiamo indietro:le strutture sono in continua evoluzione".

Per sfuggire all'attrazione gravitazionale della Terra è necessaria un'enorme quantità di energia. Per poi atterrare sulla luna e non sfrecciare oltre, dobbiamo rallentare perdendo quella stessa energia. Possiamo risparmiare un po' di questa energia lasciando parti della navicella in orbita, portando solo ciò di cui abbiamo bisogno sulla superficie della luna.

Una base permanente in questa orbita intorno alla luna fungerà da stazione di posta, da dove le parti possono essere lasciate indietro, raccolto e montato. Dopo il decollo, sarà necessaria solo una manovra moderata per rallentare un veicolo spaziale in visita per incontrarsi con il Gateway.

Il lander lunare trasporterà quindi persone, robot e infrastrutture fino alla superficie quando il Gateway è più vicino alla luna, che avviene ogni sette giorni circa. Allo stesso modo, una finestra di trasferimento al gateway si apre circa ogni sette giorni per il viaggio di ritorno dalla superficie lunare.

Avanti per la luna

Durante gli anni 2020, la Porta sarà montata e gestita in prossimità della luna, dove si sposterà tra diverse orbite e consentirà le missioni spaziali umane più distanti mai tentate.

Offrirà una piattaforma per la scoperta scientifica nello spazio profondo e costruirà un'esperienza preziosa per le sfide delle future missioni umane su Marte.

"L'esperienza sulle dinamiche di volo qui all'ESOC è unica in Europa, " aggiunge Rolf Densing, Direttore delle operazioni dell'ESA.

"I nostri analisti ed esperti di dinamiche di volo forniscono supporto per una gamma completa di missioni, inclusi alcuni dei più complessi ed emozionanti come il Lunar Gateway. Non vediamo l'ora di vedere realizzato questo ambizioso impegno internazionale".