Per la prima volta dal 1972, la NASA porterà esperimenti scientifici sulla Luna nel 2024. E grazie alle nuove tecnologie e ai partenariati pubblico-privato, questi progetti apriranno nuovi ambiti di possibilità scientifiche. Nell'ambito di numerosi progetti lanciati quest'anno, team di scienziati, me compreso, condurranno la radioastronomia dal Polo Sud e dal lato nascosto della Luna.
Il programma commerciale Lunar Payload Services della NASA, o CLPS, utilizzerà lander senza equipaggio per condurre i primi esperimenti scientifici della NASA dalla Luna in oltre 50 anni. Il programma CLPS differisce dai precedenti programmi spaziali. Piuttosto che la NASA a costruire i lander e a gestire il programma, le società commerciali lo faranno in una partnership pubblico-privata. La NASA ha identificato circa una dozzina di aziende che fungeranno da fornitori per i lander che andranno sulla luna.
La NASA acquista spazio su questi lander per i carichi scientifici da portare sulla Luna e le aziende progettano, costruiscono e assicurano i lander, oltre a stipulare contratti con le società missilistiche per i lanci. A differenza del passato, la NASA è uno dei clienti e non l'unico motore.
Il lancio dei primi due carichi utili CLPS è previsto durante i primi due mesi del 2024. C'è il carico utile Astrobotics, lanciato l'8 gennaio prima che si verificasse un problema di carburante che ne interrompesse il viaggio verso la luna. Poi c'è il payload Intuitive Machines, con lancio previsto per metà febbraio. La NASA ha inoltre pianificato alcuni atterraggi aggiuntivi, circa due o tre all'anno, per ciascuno dei prossimi anni.
Sono un radioastronomo e co-investigatore del programma ROLSES della NASA, altrimenti noto come Osservazioni di onde radio sulla superficie lunare della guaina fotoelettronica. ROLSES è stato costruito dal Goddard Space Flight Center della NASA ed è guidato da Natchimuthuk Gopalswamy.
Lo strumento ROLSES verrà lanciato con Intuitive Machines a febbraio. Tra ROLSES e un'altra missione prevista per il lato nascosto della Luna tra due anni, LuSEE-Night, i nostri team faranno atterrare i primi due radiotelescopi della NASA sulla luna entro il 2026.
La Luna, in particolare il lato nascosto, è il luogo ideale per fare radioastronomia e studiare i segnali provenienti da oggetti extraterrestri come il Sole e la Via Lattea. Sulla Terra, la ionosfera, che contiene il campo magnetico terrestre, distorce e assorbe i segnali radio al di sotto della banda FM. Questi segnali potrebbero essere disturbati o addirittura non raggiungere la superficie della Terra.
Sulla Terra ci sono anche segnali televisivi, trasmissioni satellitari e sistemi radar di difesa che fanno rumore. Per fare osservazioni con sensibilità più elevata, devi andare nello spazio, lontano dalla Terra.
La luna è ciò che gli scienziati chiamano “tidally bloccato”. Un lato della Luna è sempre rivolto verso la Terra - il lato "dell'uomo sulla luna" - e l'altro lato, il lato più lontano, è sempre rivolto lontano dalla Terra. La Luna non ha ionosfera e, con circa 2.000 miglia di roccia tra la Terra e il lato nascosto della Luna, non ci sono interferenze. La radio è silenziosa.
Per la nostra prima missione con ROLSES, che verrà lanciata nel febbraio 2024, raccoglieremo dati sulle condizioni ambientali sulla Luna vicino al polo sud. Sulla superficie lunare, il vento solare colpisce direttamente la superficie lunare e crea un gas carico, chiamato plasma. Gli elettroni si sollevano dalla superficie caricata negativamente per formare un gas altamente ionizzato.
Questo non accade sulla Terra perché il campo magnetico devia il vento solare. Ma sulla Luna non esiste un campo magnetico globale. Con un radiotelescopio a bassa frequenza come ROLSES, saremo in grado di misurare per la prima volta quel plasma, il che potrebbe aiutare gli scienziati a capire come mantenere gli astronauti al sicuro sulla luna.
Quando gli astronauti camminano sulla superficie della Luna, raccolgono diverse cariche. È come camminare sul tappeto con i calzini:quando raggiungi la maniglia di una porta, una scintilla può uscire dal tuo dito. Lo stesso tipo di scarica avviene sulla Luna a causa del gas carico, ma è potenzialmente più dannoso per gli astronauti.
Il nostro team utilizzerà ROLSES anche per osservare il sole. La superficie del sole rilascia onde d'urto che emettono particelle altamente energetiche ed emissioni a bassa radiofrequenza. Utilizzeremo i radiotelescopi per misurare queste emissioni e per vedere esplosioni di onde radio a bassa frequenza provenienti dalle onde d'urto nel vento solare.
Esamineremo anche la Terra dalla superficie della Luna e utilizzeremo questo processo come modello per osservare le emissioni radio degli esopianeti che potrebbero ospitare vita in altri sistemi stellari.
I campi magnetici sono importanti per la vita perché proteggono la superficie del pianeta dal vento solare/stellare.
In futuro, il nostro team spera di utilizzare schiere specializzate di antenne sul lato nascosto della Luna per osservare i sistemi stellari vicini che sono noti per avere esopianeti. Se rileviamo lo stesso tipo di emissioni radio che provengono dalla Terra, questo ci dirà che il pianeta ha un campo magnetico. E possiamo misurare la forza del campo magnetico per capire se è abbastanza forte da proteggere la vita.
L’esperimento elettromagnetico notturno della superficie lunare, o LuSEE-Night, volerà all’inizio del 2026 verso il lato nascosto della Luna. LuSEE-Night segna il primo tentativo degli scienziati di fare cosmologia sulla luna.
LuSEE-Night è una nuova collaborazione tra la NASA e il Dipartimento dell'Energia. I dati verranno inviati sulla Terra utilizzando un satellite per le comunicazioni in orbita lunare, Lunar Pathfinder, finanziato dall'Agenzia spaziale europea.
Poiché il lato nascosto della Luna è eccezionalmente radio silenzioso, è il posto migliore per fare osservazioni cosmologiche. Durante le due settimane della notte lunare che si verificano ogni 14 giorni, non ci sono emissioni provenienti dal sole e non c'è la ionosfera.
Speriamo di studiare una parte inesplorata dell'universo primordiale chiamata Età Oscura. I secoli bui si riferiscono a prima e subito dopo la formazione delle primissime stelle e galassie nell'universo, che va oltre ciò che il telescopio spaziale James Webb può studiare.
Durante i secoli bui, l’universo aveva meno di 100 milioni di anni; oggi l’universo ha 13,7 miliardi di anni. L'universo era pieno di idrogeno durante i secoli bui. Quell’idrogeno si irradia attraverso l’universo a basse frequenze radio e, quando nuove stelle si accendono, ionizzano l’idrogeno, producendo una firma radio nello spettro. Il nostro team spera di misurare quel segnale e scoprire come si sono formate le prime stelle e galassie nell'universo.
C'è anche molta nuova fisica potenziale che possiamo studiare in quest'ultima epoca cosmologica inesplorata nell'universo. Investigheremo la natura della materia oscura e dell'energia oscura primordiale e testeremo i nostri modelli fondamentali di fisica e cosmologia in un'era inesplorata.
Questo processo inizierà nel 2026 con la missione LuSEE-Night, che è sia un esperimento di fisica fondamentale che un esperimento di cosmologia.
Fornito da The Conversation
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