Entro il 2024, La NASA atterrerà astronauti, compresa la prima donna e il prossimo uomo, sulla Luna come parte del programma di esplorazione lunare Artemis. Tuttavia, questa non sarà la prima volta che la NASA prende il nome Artemis sulla Luna. Due veicoli spaziali robotici in orbita attorno alla Luna oggi erano inizialmente conosciuti come ARTEMIS, abbreviazione di Acceleration, Riconnessione, Turbolenza ed elettrodinamica dell'interazione della Luna con il Sole. Dal 2011, questi veicoli spaziali hanno inviato agli scienziati preziose informazioni sull'ambiente lunare, e gettando le basi per il ritorno degli umani sulla Luna.

La missione, ora ribattezzato THEMIS-ARTEMIS, utilizza veicoli spaziali che originariamente facevano parte della missione nota come Time History of Events e Macroscale Interactions durante Substorms, o THEMIS, in breve, che ha lanciato cinque veicoli spaziali nel 2007 per scoprire i processi fisici avvenuti durante gli eventi che causano le aurore.

"THEMIS-ARTEMIS è stato un pioniere per le tecnologie che saranno importanti per il nuovo programma Artemis della NASA, " disse Jasper Halekas, THEMIS-ARTEMIS scienziato e ricercatore presso l'Università dell'Iowa a Iowa City. "Parte del lavoro che abbiamo svolto in termini di navigazione e operazioni sarà utilizzato da missioni future".

Una missione in due

I cinque veicoli spaziali THEMIS sono stati inviati in orbite accuratamente progettate che li hanno portati in allineamento ogni quattro giorni. Dopo due anni produttivi di scoperte su radiazioni e particelle nell'ambiente vicino alla Terra, le orbite dei veicoli spaziali si erano notevolmente precedute, o alla deriva. La precessione dell'orbita è un fenomeno naturale e previsto per i veicoli spaziali che in genere non influisce sugli studi scientifici. Ma nel caso di THEMIS, significava che la navicella non si sarebbe più allineata ogni quattro giorni.

Sapendo che le orbite alla fine avrebbero preceduto, gli scienziati di THEMIS, in uno sforzo congiunto coordinato dalla NASA e dallo Space Sciences Lab dell'Università della California, Berkeley, deciso in anticipo di fare qualcosa di nuovo con due delle astronavi. Invece di spendere il carburante rimanente per ripristinare le orbite, li manderebbero in una direzione radicalmente nuova:sulla Luna.

"Il Jet Propulsion Laboratory della NASA e il Goddard Space Flight Center hanno realizzato per noi un meraviglioso progetto di navigazione orbitale e hanno ideato queste orbite molto intelligenti che ci hanno permesso di raggiungere la Luna, " Halekas ha detto. "E noi siamo ancora lì."

Così, nasce la missione THEMIS-ARTEMIS. L'acronimo della missione è stato creato per riflettere la sua scienza e posizione sulla Luna, poiché nella mitologia greca, Artemide era la dea della luna. Artemide era anche gemella di Apollo. L'amministratore della NASA Jim Bridenstine ha recentemente chiamato il nuovo programma lunare Artemis per questi motivi, oltre al fatto che l'agenzia invierà la prima donna sulla Luna come parte del programma.

"THEMIS-ARTEMIS è l'unico monitor a lungo termine della NASA delle condizioni all'interno e intorno all'ambiente lunare, " ha detto David Sibeck, Scienziato del progetto THEMIS presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland.

Rinascita dell'astronave

Con gli stessi strumenti che usava per cercare gli eventi intorno alla Terra, la nuova missione utilizza i due veicoli spaziali per conoscere come la Luna interagisce con lo spazio circostante.

"Prima che THEMIS-ARTEMIS fosse sulla Luna, la maggior parte delle persone aveva l'idea che la Luna fosse solo una grande roccia nel cielo e che non interagisse molto con il suo ambiente, " Halekas ha detto. "La comprensione che abbiamo costruito negli ultimi otto anni è che la Luna è davvero collegata all'ambiente spaziale che la circonda. L'ambiente spaziale influenza la Luna e viceversa."

Nel corso degli anni gli scienziati hanno fatto scoperte sul vento solare e il suo impatto sulla superficie lunare, campi elettromagnetici interplanetari, la struttura dell'interno lunare, e le particelle nella tenue atmosfera lunare e nella ionosfera.

Lavorare insieme

Oltre ad approfondire la nostra comprensione della Luna, le misurazioni effettuate da THEMIS-ARTEMIS saranno utili per le prossime missioni, compreso il programma Artemis.

"Quando progettiamo sistemi robotici e sistemi per gli umani sulla Luna, dobbiamo capire le condizioni a cui saranno esposti, " Halekas ha detto. "Le misurazioni di THEMIS-ARTEMIS ci hanno aiutato a scoprire quali sono queste condizioni e come cambiano nel tempo".

THEMIS-ARTEMIS potrebbe fornire misurazioni in tempo reale di particelle altamente energetiche che possono essere pericolose per i veicoli spaziali e gli astronauti. Fornirà anche preziose informazioni per gli strumenti posti sulla superficie lunare. Proprio come un satellite meteorologico può fornire informazioni sui temporali in arrivo, THEMIS-ARTEMIS può fornire informazioni sull'ambiente spaziale per aiutare a contestualizzare le scoperte fatte in superficie.

"THEMIS-ARTEMIS sarebbe un partner naturale per qualsiasi missione eliofisica che venga inviata sulla Luna su un'astronave o sulla superficie lunare, " Disse Sibeck. "Entrambi i veicoli spaziali funzionano bene, prendendo le loro serie complete di misurazioni, e potrebbe durare molto, molto tempo in quell'ambiente."

Come parte dell'iniziativa Commercial Lunar Payload Services nell'ambito del programma Artemis, La NASA invierà una serie di nuovi strumenti e dimostrazioni tecnologiche per studiare la Luna prima di un ritorno umano. Le prime due consegne lunari su lander commerciali dovrebbero essere lanciate nel luglio 2021. Mentre molte di queste indagini si concentrano sulla scienza lunare, alcuni si rifanno alle radici di THEMIS nella scienza dell'eliofisica, lo studio dell'interazione del Sole con il sistema solare. L'esperimento di elettromagnetismo sulla superficie lunare, o strumento LUSEE, esaminerà i fenomeni elettromagnetici sulla superficie lunare. L'imager eliosferico a raggi X dell'ambiente lunare, o strumento LEXI, pianterà un telescopio sulla Luna per studiare la magnetosfera terrestre e la sua interazione con il vento solare.

Negli anni a venire, THEMIS-ARTEMIS, come il Lunar Reconnaissance Orbiter dell'agenzia, continuerà a fornire preziose informazioni alla NASA mentre continuano i preparativi per inviare gli astronauti sulla Luna, e infine su Marte.