Una luce laser che brillava nell'oscurità potrebbe alimentare l'esplorazione robotica dei luoghi più allettanti del nostro sistema solare:i crateri permanentemente in ombra intorno ai poli della luna, ritenuto ricco di acqua ghiacciata e altri materiali preziosi.

Il programma Discovery &Preparation dell'ESA ha finanziato la progettazione di un sistema laser per mantenere alimentato un rover fino a 15 km di distanza mentre esplora alcuni di questi crateri oscuri.

Alle più alte latitudini lunari, il sole resta basso all'orizzonte tutto l'anno, gettando lunghe ombre che mantengono i crateri sommersi impantanati in un'ombra permanente, potenzialmente su una scala temporale di miliardi di anni. Dati dal Lunar Reconnaissance Orbiter della NASA, Il Chandrayaan-1 dell'India e gli orbiter SMART-1 dell'ESA mostrano che queste "regioni permanentemente in ombra" sono ricche di idrogeno, suggerendo fortemente che si può trovare ghiaccio d'acqua lì.

Oltre ad avere un interesse scientifico, questo ghiaccio sarebbe prezioso per i coloni lunari, come fonte di acqua potabile, ossigeno per respirare, così come una fonte di carburante per missili a idrogeno. Ma per saperlo con certezza è necessario entrare in questi crateri oscurati e perforare.

Qualsiasi rover che esplora le regioni in ombra dovrebbe fare a meno dell'energia solare, pur lottando con temperature paragonabili alla superficie di Plutone, fino a –240 °C, solo 30 gradi sopra lo zero assoluto.

"Il suggerimento standard per una situazione del genere è di dotare il rover di generatori termoelettrici a radioisotopi a base nucleare, " commenta l'ingegnere di robotica dell'ESA Michel Van Winnendael. "Ma questo presenta problemi di complessità, costi e gestione termica:il rover potrebbe riscaldarsi così tanto che la prospezione e l'analisi dei campioni di ghiaccio diventano effettivamente impraticabili.

"In alternativa, questo studio ha esaminato l'utilizzo di un sistema di alimentazione basato su laser, ispirato da esperimenti laser terrestri per mantenere i droni alimentati e volare per ore e ore."

I 10 mesi PHILIP, "Alimentare i rover con l'induzione laser ad alta intensità sui pianeti, " contratto è stato sottoscritto per l'ESA dalla società italiana Leonardo e dall'Istituto nazionale di ricerca e sviluppo per l'optoelettronica della Romania, arrivando con un progetto di missione di esplorazione completamente alimentato a laser.

Ciò includeva la selezione di una posizione per il lander della missione, in una regione quasi permanentemente illuminata dal sole tra i crateri de Gerlache e Shackleton del Polo Sud. Questo lander ospiterebbe un laser a infrarossi da 500 watt alimentato a energia solare, che avrebbe tenuto addestrato su un rover da 250 kg mentre entrava nelle regioni in ombra.

Il rover converte questa luce laser in energia elettrica utilizzando una versione modificata di un pannello solare standard, con fotodiodi sui lati del pannello che lo mantengono bloccato sul laser fino a una precisione centimetrica.

Lo studio ha identificato percorsi che porterebbero il rover verso il basso con una pendenza relativamente dolce di 10 gradi, mantenendolo nella linea di vista diretta del lander. Il raggio laser potrebbe essere utilizzato come collegamento di comunicazione bidirezionale, con un catarifrangente modulante montato sul secondo dei pannelli solari del rover, inviando impulsi di segnale nella luce riflessa al lander.

Guidare i requisiti del progetto, L'ESA ha precedentemente eseguito test sul campo di notte a Tenerife, simile alla luna, per simulare le operazioni dei rover in ombra permanente.

Michel aggiunge:"Con il progetto PHILIP completato, siamo un passo più vicini ad alimentare i rover con i laser per esplorare le parti oscure della luna. Siamo nella fase in cui potrebbero iniziare la prototipazione e i test, intrapresa da programmi tecnologici di follow-up dell'ESA."