La corsa allo spazio tra Stati Uniti e Russia si è conclusa mezzo secolo fa, quando gli astronauti statunitensi sono stati i primi a camminare sulla luna. Oggi c'è ancora un'altra gara, spinto dal successo dell'atterraggio della Cina sul lato opposto della luna e che ha coinvolto compagnie private e agenzie spaziali nazionali, per riportare gli umani sulla superficie lunare.

Ma costruire una base lunare e vivere effettivamente sulla luna richiederà un'attenta pianificazione. Primo, dobbiamo identificare e mappare le risorse lunari disponibili, compreso idrogeno e ghiaccio d'acqua. Tali composti sono fondamentali se vogliamo creare aria respirabile e carburante per missili, sia che si tratti di un osservatorio o di un trampolino di lancio per raggiungere i pianeti esterni del nostro sistema solare.

Ma inviare missioni per mappare la luna alla ricerca di risorse in modo sufficientemente dettagliato da consentire stabilimenti futuri è un'impresa costosa che richiederà molto tempo. Per fortuna, c'è una scorciatoia:piccoli satelliti chiamati CubeSats.

Ci sono molte risorse desiderabili sulla luna, dal ghiaccio d'acqua che può darci carburante e aria e altri elementi volatili al titanio. Questi potrebbero essersi accumulati in regioni polari permanentemente in ombra, dove fa troppo freddo per farli vaporizzare.

Le precedenti missioni lunari orbitali e di atterraggio ci hanno fornito un'ampia panoramica della geologia della superficie lunare. Questa conoscenza è stata rafforzata dai campioni lunari restituiti dalle missioni di restituzione dei campioni Apollo e Luna, così come i meteoriti lunari recuperati.

Infatti, è così che abbiamo ottenuto le prove del ghiaccio d'acqua lunare nelle regioni permanentemente in ombra. Abbiamo anche appreso che la superficie lunare è composta da quantità variabili di ilmenite e relativi minerali di ossido, nonché minerali di silicato e ferro nanofase (materiale con granulometrie inferiori a 100 nanometri), che sono tutti utili per la futura costruzione sulla luna.

Ma questa conoscenza non ci porterà lontano. Dobbiamo anche sapere esattamente come si distribuiscono le sostanze e in che forma si trovano. Sono libere o legate a qualcosa? Sono in fondo? Come interagiscono con la superficie lunare? Non possiamo estrarli con successo senza conoscere queste cose.

Se vogliamo andare a fondo a queste domande, abbiamo bisogno di nuove missioni a basso costo che possano essere realizzate più rapidamente rispetto a progetti tradizionalmente grandi e costosi.

Nano-satelliti

Mini e micro-satelliti, una tecnologia che è maturata negli ultimi 40 anni per rendere la scienza spaziale notevolmente più economica, si sono quindi presentati come una grande opzione. In anni più recenti, abbiamo persino iniziato a prendere in considerazione l'utilizzo di piattaforme di nanosatelliti, come CubeSats. Si tratta di minuscoli satelliti del peso di poche decine di chilogrammi sui quali è stata sviluppata una piattaforma standard su cui poter montare diversi strumenti.

L'esplorazione robotica del sistema solare utilizzando i nanosatelliti è interessante perché sono più economici, meno rischioso e hanno un programma di sviluppo più breve rispetto alle missioni scientifiche tradizionali. La NASA sta quindi pianificando una serie di missioni lunari utilizzando CubeSats tra cui Lunar Flashlight, LunaH-Map e Lunar Ice-Cube, tutto ciò contribuirà a migliorare la nostra comprensione della distribuzione spaziale del ghiaccio d'acqua nelle trappole fredde lunari. Però, la risoluzione spaziale delle osservazioni di queste missioni non è eccezionale, dell'ordine di uno o molti chilometri.

Dato che i futuri lander o rover lunari destinati a regioni permanentemente in ombra avranno probabilmente una mobilità limitata, è necessario migliorare l'accuratezza spaziale delle mappe del ghiaccio d'acqua. Lavoro su un'altra missione CubeSat chiamata Volatile &Mineralogy Mapping Orbiter (VMMO) finanziata dall'Agenzia spaziale europea, che sarà in grado di raggiungere questo obiettivo utilizzando la tecnologia laser.

VMMO mira ad affrontare diversi aspetti chiave della futura esplorazione lunare. Adottando il "design 12U CubeSat, " che ha le dimensioni 120 x 10 x 10 cm, mapperà la posizione delle risorse rilevanti e delle sostanze volatili in quantità sufficienti per essere operativamente utili per i futuri coloni lunari per produrre carburante e aria respirabile. Il suo carico utile scientifico principale è uno strumento laser miniaturizzato che sonderebbe il cratere Shackleton, adiacente al Polo Sud, per misurare l'abbondanza di ghiaccio d'acqua.

Nello specifico, lo strumento utilizza un lidar, un metodo di rilevamento in grado di riprendere un oggetto illuminandolo con luce laser e misurando la luce riflessa con un sensore. Scansionando un sentiero largo dieci metri, lo strumento impiegherebbe circa 260 giorni per costruire in questo modo una mappa ad alta risoluzione del ghiaccio d'acqua all'interno del cratere di 20 chilometri di diametro.

Mapperà anche le risorse lunari come l'ilmenite (TiFeO3) mentre sorvola le regioni illuminate dal sole, oltre a monitorare la distribuzione di ghiaccio e altre sostanze nelle aree buie. Questo ci aiuterà a capire come i condensati migrano attraverso la superficie durante la notte lunare di due settimane.

La missione VMMO dovrebbe essere lanciata nel 2023. Se tutto va bene, contribuirà a spianare la strada all'esplorazione lunare europea verso un villaggio lunare e lo sfruttamento commerciale nel periodo 2030-2040.

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.