Il “viaggio sulla Luna” di Chandrayaan-1

La sonda Chandrayaan-1 ha appena iniziato il suo viaggio alla volta del nostro unico satellite naturale, che raggiungerà in poco più di 5 giorni. Dopo aver agganciato la Luna con un’orbita temporanea, saranno necessari vari aggiustamenti fino a disporsi, nel giro di un paio di settimane dal lancio, sull’orbita definitiva, in questo caso un’orbita circolare ad appena 100 km dalla superficie lunare.

La missione scientifica prevede due aspetti principali. Il primo è lo studio della Luna dall’orbita, per il quale Chandrayaan-1 è dotata di ben 11 strumenti, che raccoglieranno dati nell’infrarosso, nel visibile e nei raggi X.

L’orbita polare scelta fa sì che gli strumenti siano in grado di fornire una mappa globale della Luna a diverse lunghezze d’onda. In generale, gli obiettivi spaziano dallo studio della stratificazione dei materiali superficiali alla ricerca di eventuale ghiaccio ai poli e nelle zone mai esposte al Sole, alla realizzazione di mappe 3D di alcune aree della superficie, con una risoluzione di 5-10 metri.

Il secondo aspetto è lo studio ‘diretto’ della superficie. Una volta stabilitasi in orbita, la sonda farà cadere verso la superficie la Moon Impact Probe, un “impattatore” di 29 kg che porta uno spettrometro di massa, una telecamera e un altimetro. Questa sonda si schianterà contro la superficie lunare con lo scopo di raccogliere informazioni degli starti appena sotto la superficie e di sperimentare le tecnologie d’impatto.

Come ha sottolineato il Direttore del programma scientifico e dell’esplorazione robotica dell’ESA David Southwood, unire le forze sta diventando una chiave sempre più importante per ottenere successi nel campo dell’esplorazione dello spazio. Quale è stato il contributo europeo a questa missione?

Fino a qualche anno fa, l’ESA non aveva mai sperimentato una propria missione lunare, ma quando alla fine degli anni ’90 si decise di implementare una serie di piccole missioni robotiche per sperimentare nuove tecnologie per i futuri programmi spaziali, la prima missione che vide la luce fu proprio una missione per lo studio del nostro satellite, SMART-1, che fu lanciata nel 2003.

SMART-1 doveva mettere alla prova la propulsione ionica alimentata ad energia solare, che permette di avere spinte molto dolci ma che consentono di coprire grandi distanze con poco carburante. La Luna si prestava perfettamente per gli scopi della missione, la quale ha potuto così dare anche un contributo europeo importante all’osservazione del nostro satellite.

SMART-1 era dotata di diversi strumenti di piccole dimensioni per l’osservazione della Luna. Due di questi strumenti,, leggermente modificati (C1XS, SIR-2), sono stati installati anche su Chandrayaan-1. A questi si è aggiunto anche un nuovo strumento, SARA. Dunque il primo contributo è di ordine strumentale: di 11 strumenti, ben 3 sono forniti dall’ESA e in particolare da Germania, Svezia e Regno Unito.

Ma con SMART-1, l’ESA ha accumulato anche conoscenze e competenze sulla dinamica del volo Terra-Luna, sull’archiviazione e l’analisi dati, che sono state messe a disposizione dell’ISRO, l’Organizzazione Indiana per la Ricerca Spaziale.

Del resto, la collaborazione tra ESA e ISRO nel settore spaziale ha radici lontane. Il primo accordo fu firmato 30 anni fa, nel 1978, appena tre anni dopo la fondazione ufficiale dell’ESA. Tre anni dopo, nel 1981, fu l’Ariane-1 europeo, il primo lanciatore sviluppato dall’ESA, a mettere in orbita il primo satellite geostazionario indiano. E da allora altri 13 satelliti indiani sono stati condotti nello spazio da lanciatori europei.

Veniamo agli obiettivi di questa missione. Perché un’altra sonda lunare?

Spesso si ha la sensazione che certe missioni si ripetano simili a se stesse, ma la verità è che in un campo pionieristico come la ricerca spaziale bisogna far ricorso a numerosi passaggi successivi e tecnologie diverse e in continua evoluzione per comprendere un po’alla volta, sempre di più, la natura dei fenomeni astronomici. Per esempio, la luna è stata studiata nei raggi X in modo estensivo solo da SMART-1. Inoltre, è noto che occorre ripetere esperimenti un numero enorme di volte prima di poter formulare, o rivedere, una qualsiasi teoria scientifica.

Per quanto riguarda la Luna, dopo l’esplorazione umana e il prelievo di campioni di suolo, il nostro satellite è stato sostanzialmente abbandonato. Solo negli anni ’90 si è tornati allo studio attraverso sonde orbitanti del nostro satellite e da allora questo settore di studi ha assistito ad una rinascita, anche perché alcune missioni hanno suggerito la presenza di acqua (Clementine, NASA), o scoperto anomalie magnetiche superficiali (Lunar Prospector, NASA), aspetti tutti ancora da indagare.

In realtà le conoscenze sulla Luna non sono profonde. Chandrayaan-1 ha l’obiettivo fondamentale di definire con un dettaglio mai raggiunto le caratteristiche mineralogiche della superficie lunare. Per esempio lo strumento C1XS, sviluppato dal Rutherford Appleton Laboratory (RAL) inglese in collaborazione con l’ISRO Satellite Centre di Bangalore, è uno spettrometro a raggi X (Imaging X-Ray Spectrometer) in grado di misurare l’abbondanza di magnesio, alluminio, silicio, ferro e titano.

L’abbondanza e la distribuzione di alluminio sono elementi importanti per comprendere l’evoluzione della Luna, come per esempio lo stato di liquefazione iniziale e i mescolamenti successivi.

Quali sono gli altri due strumenti europei?

Lo Smart Near-Infrared Spectrometer (SIR-2), uno spettromero sviluppato dal Max Planck Institute tedesco, cercherà di capire quali sono le risorse minerarie del nostro satellite, indagando anche sui meccanismi di formazione delle varie strutture geologiche e dei diversi strati della crosta lunare.

Infine SARA è uno strumento dedicato alla comprensione dell’interazione tra vento solare e superficie lunare, così come delle anomalie magnetiche del nostro satellite. SARA sta per Sub-kiloelectronvolt Atom Reflecting Analyser ed è stato sviluppato dalla Swedish Institute of Space Physics, in collaborazione con lo Space Physics Laboratory del Centro Spaziale Vikram Sarabhai di Thiruvananthapuram, India.

SARA è uno strumento che probabilmente farà parte della dotazione strumentale di Bepi Colombo, la missione ESA per lo studio di Mercurio. Avere in dotazione strumenti simili su satelliti diversi è una chiave importante per lo sviluppo di una planetologia comparata, per capire quali sono gli elementi che accomunano, o differenziano, i diversi corpi celesti del sistema solare e comprendere, in ultima analisi, la nostra origine.

Le interviste

Dal maggio 2000, con cadenza settimanale, RAI NEWS 24 - canale televisivo digitale della RAI dedicato all'aggiornamento in tempo reale - riserva all'ESA uno spazio di approfondimento di 5 minuti: un'intervista su una notizia di attualità legata alle attività nello spazio.

I servizi vengono ritrasmessi ulteriormente su RAI International e RAI 3. Si va dagli approfondimenti sulla Stazione Spaziale Internazionale, alle scoperte scientifiche dei satelliti dedicati all'astronomia, alle applicazioni concrete legate alle osservazioni della Terra dallo spazio.

I giornalisti della Rai, Lorenzo di Las Plassas, Stefano Masi, Marco Dedola si alternano nel discutere con il giornalista scientifico che collabora con l'ESA, Stefano Sandrelli, per dare un'idea dell'argomento e per approfondirne un aspetto, in modo che, leggendo di seguito le interviste relative a uno stesso settore se ne abbia uno spaccato sempre più ampio, venendo a conoscenza di cose sempre nuove.

Per ulteriori informazioni, rivolgersi a: Dieter.Isakeit@esa.int.