Nell'autunno del 2023, un rover statunitense atterrerà al polo sud della luna. La sua missione:esplorare il ghiaccio d'acqua che gli scienziati sanno che si nasconde nelle ombre lunari e che secondo loro potrebbe aiutare a sostenere gli umani che un giorno potrebbero esplorare la luna o usarla come trampolino di lancio per esplorazioni spaziali più distanti.

La NASA ha recentemente selezionato Kevin Lewis, professore associato presso il Dipartimento di Scienze della Terra e Planetarie della Krieger School, che ha anche lavorato a missioni su Marte, come co-investigatore della missione. Utilizzando parte del sistema di navigazione del rover, intende esplorare la geologia del sottosuolo lunare dal suo ufficio a Olin Hall.

"Sono stato in altre missioni rover, ma su Marte, quindi sono un po' nuovo sulla luna", ha detto Lewis. "Vedremo ombre che non hanno mai visto il sole, per non parlare di essere state viste dagli umani. Quindi potrebbe essere un tipo di superficie molto diverso da quello che abbiamo visto in altre foto della superficie della luna."

Più arido di un deserto

La maggior parte della luna è completamente senz'acqua. Ciò è dovuto al modo in cui si è formato il satellite, in un gigantesco impatto tra la proto-Terra e un oggetto delle dimensioni di Marte. Le temperature erano abbastanza alte non solo da fondere la roccia, ma anche da vaporizzarla, facendo sì che una nuvola di vapore di roccia orbitasse attorno alla Terra. Il vapore alla fine si unì per formare la luna.

Quelle temperature erano anche abbastanza alte da scacciare l'acqua, senza nemmeno lasciare tracce apprezzabili intrappolate all'interno delle rocce come è sulla Terra. Ma nel tempo, meteore e comete contenenti ghiaccio d'acqua hanno bombardato la luna, inviando molecole di ghiaccio a saltellare sulla superficie lunare.

L'angolo del sole ai poli della luna è ripido, creando lunghe ombre. Ciò significa che alcuni dei crateri polari non ricevono affatto la luce solare. Quando le molecole d'acqua saltano in una di quelle zone non illuminate, le cui temperature sono tra le più fredde del sistema solare, a poche decine di gradi sopra lo zero assoluto, drenano la loro energia termica e rimangono attaccate alla superficie.

"Quindi, nel tempo, potresti accumulare depositi di ghiaccio in queste regioni permanentemente in ombra, che potrebbero essere sostanzialmente l'unica fonte d'acqua sull'intera luna in quantità utili", ha detto Lewis.

Viaggiare sulla luna

Il Volatiles Investigating Polar Exploration Rover, o VIPER, è un robot delle dimensioni di un carrello da golf progettato per gli estremi e le incognite del polo sud della luna. Il rover, che percorrerà diversi chilometri nell'arco di diversi giorni lunari, o circa 100 giorni terrestri, valuterà cose come la forma in cui si trova l'acqua, la quantità di essa presente, se è più simile al gelo in superficie o al ghiaccio in profondità, e se ce n'è di più in alcune aree rispetto ad altre.

Attualmente in fase di assemblaggio presso il Johnson Space Center della NASA a Houston, VIPER deve essere personalizzato per le condizioni specifiche che incontrerà al polo sud della luna. C'è il terreno craterizzato con vari livelli di compattazione, che richiedono quattro ruote a controllo indipendente in grado di gestire pendenze da 25 a 30 gradi.

Ci sono i drastici sbalzi di temperatura della luna, che vanno da 225 gradi Fahrenheit al sole durante il giorno a -400 gradi in quelle ombre permanenti; La forma squadrata di VIPER protegge gli strumenti e sono attualmente in corso le calibrazioni della tecnologia ad alta precisione per proteggersi da tali oscillazioni.

C'è l'oscurità stessa, che richiede i primi fari mai usati su un rover, per illuminare luoghi sulla luna che non hanno mai visto la luce del sole.

E ci sono le esigenze contrastanti della scienza e della logistica:la scienza richiede che VIPER trascorra il suo tempo nell'ombra, ma il rover dovrà anche arrampicarsi periodicamente fuori dai crateri per ricaricare le batterie alla luce del sole. La maggior parte dei pannelli solari dei rover si trovano sui tetti, ma l'angolo della luce solare polare richiede che gli array VIPER siano montati sui lati.

La ricerca

La NASA ha selezionato otto nuovi co-investigatori VIPER, in parte per portare nuove idee e competenze al team. L'indagine di Lewis offre effettivamente al rover uno strumento scientifico completamente nuovo per sondare la luna.

Per tracciarne la posizione e l'orientamento, VIPER è dotato di accelerometri, dispositivi che vengono in genere utilizzati per determinare i cambiamenti di posizione e l'inclinazione del rover. Questi sono gli strumenti che Lewis intende riutilizzare per la sua ricerca. Gli accelerometri sono estremamente sensibili; possono rilevare il minuscolo cambiamento di gravità che sperimenteresti se ci fosse un deposito di minerale sotto terra su cui ti trovi.

"La gravimetria è stata utilizzata per la prospezione sulla Terra; puoi guardare le anomalie della gravità e ti diranno qualcosa sulla geologia del sottosuolo", ha detto Lewis. "Siamo stati in grado di farlo su Marte e di capire la densità delle rocce sotterranee su cui stiamo guidando. Lo faremo anche sulla luna e cercheremo di capire la densità verticale della regolite e cercare eventuali anomalie geologiche."

VIPER fa parte del programma Artemis della NASA, un processo multifase per riportare gli esseri umani sulla luna. Artemis I sarà il primo test del razzo che alla fine trasporterà gli umani e il lancio è previsto per quest'anno. Artemis II, previsto per il 2023, orbiterà attorno alla luna con umani a bordo. Artemis III dovrebbe far atterrare gli esseri umani sulla superficie della luna nel 2024.

"È piuttosto selvaggio lavorare alla missione VIPER in parallelo con l'esplorazione umana con il programma Artemis", ha detto Lewis. "Anche se quegli astronauti non avrebbero bevuto direttamente quest'acqua, è molto bello farlo sullo sfondo del ritorno sulla luna."

Come membro del team scientifico, Lewis non è coinvolto nella costruzione di VIPER e non gestirà direttamente nessuno dei controlli durante la missione. Ma da quando è entrato a far parte del team, è stato coinvolto in operazioni simulate, in cui il team si esercita utilizzando la tecnologia del rover e prendendo il tipo di decisioni che dovranno essere prese sul posto.

La missione comincia a sembrare reale. "È davvero eccitante cercare l'acqua che potrebbe essere potenzialmente utilizzata dagli esploratori umani un giorno", ha detto Lewis. "Trovare dell'acqua di cui potrebbero bere una bottiglia un giorno, questo ti lascia a bocca aperta. E, naturalmente, il lato geologico:anche la storia della luna e l'evoluzione geologica e termica della sua crosta sono domande molto interessanti". + Esplora ulteriormente

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