Una missione cinese, Chang’e 6, porterà uno strumento francese sul lato nascosto della Luna. La Cina spera di poter riportare indietro dei campioni, il che sarebbe il primo su questo lato del satellite.
Il programma lunare della Cina è particolarmente ambizioso se si considera che questo paese non aveva realizzato nulla nel campo dello spazio profondo (oltre l’orbita terrestre) prima dell’inizio del 21° secolo.e secolo. Chiamato Chang’e, dal nome della dea della Luna nella mitologia cinese, è diviso in otto missioni: gli orbiter Chang’e 1 e 2 nel 2007 e nel 2010, seguiti da due lander equipaggiati con rover con Chang’e 3 e 4. nel 2013 e nel 2018, e da due missioni di ritorno di campioni lunari, Chang’e 5 e 6, nel 2020 e maggio 2024. Il futuro prevede Chang’e 7 nel 2026 e Chang’e 8 nel 2028, due sonde su veicoli pesanti costituiti da diversi veicoli.
Chang’e 6 è stato costruito come replica di Chang’e 5 e avrebbe potuto essere utilizzato come backup in caso di guasto di quest’ultimo. Ma Chang’e 5, come tutti i suoi predecessori, è stato un completo successo, riportando sulla Terra 1.731 g di campioni lunari attualmente in fase di analisi. La Cina ha donato 1,5 g di campioni da questa missione durante la visita del presidente Macron a Pechino nell’aprile 2023.
Dopo l’1ehm storico atterraggio lunare sul lato nascosto della Luna da parte di Chang’e 4 e il successo di Chang’e 5, la Cina vuole andare oltre e pianifica con Chang’e 6 su 1ehm ritorno di campioni da questo stesso lato nascosto.
Il sito prescelto, infatti, si trova all’interno del grande bacino di Aitken, chiamato anche SPA (South Pole Aitken Basin). Il termine bacino (invece che cratere) è importante perché significa che l’asteroide che ha creato questo gigantesco cratere di 2.500 km, uno dei più grandi del Sistema Solare, ha perforato la crosta e ha raggiunto il mantello lunare.
Pertanto, Chang’e 6 mira a raccogliere per la prima volta campioni potenzialmente provenienti dal mantello, ma anche espulsi dagli altipiani lunari (materiale crostale) e basalti del vulcanismo avvenuto sul lato opposto, da 2,4 a 3,4 miliardi di anni fa, che dovrebbe consentire di comprendere meglio la composizione complessiva della Luna, di comprendere meglio la dicotomia tra il suo lato visibile e il suo lato nascosto, e di migliorare il metodo di datazione delle superfici planetarie. Più precisamente, Chang’e 6 atterrerà a sud del cratere Apollo di 490 km di diametro, a 43° sud e 154° ovest.
Come si svolgerà lo sbarco sulla Luna della missione Chang’e 6?
Per descrivere lo scenario di questa missione, ipotizzo che sia simile a quella ben nota effettuata da Chang’e 5. La sonda da 8,2 tonnellate comprendente 5,45 t di carburante, per effettuare le numerose manovre necessarie per un viaggio di andata e ritorno La missione, dovrà essere lanciata il 3 maggio da un razzo cinese dalla base di Wenchang situata sull’isola di Hainan, nel sud della Cina.
La sonda viene lanciata su una traiettoria diretta verso la Luna. Dopo quattro giorni e mezzo di crociera, entra in un’orbita ellittica che passa a 200 km dalla Luna grazie all’accensione del suo motore principale durante il suo passaggio il più vicino possibile alla Luna. Nelle successive 1-3 settimane, Chang’e 6 circolerà gradualmente la sua orbita fino a diventare circolare a circa 200 km di altitudine e inclinata di 43° per passare sopra il luogo prescelto per l’allunaggio.
La data dello sbarco sulla Luna viene scelta in base a diversi parametri tra cui quello dell’ora solare locale in cui la sonda sarà a terra. Sulla Luna, infatti, come per le missioni Apollo, l’ora solare locale preferita è intorno alle 10-11 per avere le ombre necessarie per individuare gli ostacoli durante lo sbarco sulla Luna.
Alla fine di maggio o all’inizio di giugno, la sonda si separerà in due veicoli: l’orbiter e il lander. Quest’ultima abbassa il suo perilune (punto dell’orbita più vicino alla superficie) a 15 km, poco più in alto delle montagne più alte della Luna (è questa manovra che la sonda russa Luna 25 ha mancato lo scorso agosto perché, avendo frenato troppo, la perilune ha trovato stessa ad una quota negativa e la sonda si è schiantata prima ancora di iniziare la discesa). Da questa orbita “senza pietre”, la sonda accenderà nuovamente il suo motore all’apolum e inizierà la sua discesa balistica (cioè caduta libera) che durerà circa un quarto d’ora. La procedura è completamente automatica.
Il computer della sonda confronta i parametri di volo con quelli teorici che ha in memoria e su questa base regola la sua traiettoria. Chang’e 6 probabilmente non dispone di un sistema di atterraggio lunare ultra preciso come la sonda giapponese SLIM atterrata il 18 gennaio. SLIM ha acquisito immagini della superficie, le ha confrontate con le immagini in memoria e ha corretto di conseguenza la sua traiettoria. D’altra parte, Chang’e 6 dispone di una procedura per evitare gli ostacoli a bordo. Arrivando a poche decine di metri dalla superficie, la sonda si stabilizza e scatta immagini del terreno in modo da individuare ostacoli pericolosi o pendenze eccessive. Il computer determina quindi il punto di atterraggio ed effettua le manovre per raggiungerlo. La difficoltà con questa procedura è che crea una velocità di viaggio orizzontale potenzialmente pericolosa con i suoi motori ed è necessario interromperla al momento dell’atterraggio. Come abbiamo visto di recente, due sonde sono cadute lateralmente (SLIM e Odysseus), probabilmente a causa dell’eccessiva velocità orizzontale.
Quale obiettivo per la missione cinese Chang’e 6 sulla Luna?
Disposto a terra, Chang’e 6 deve completare la sua missione in 48 ore, tempo necessario all’operazione. Da un lato raccoglierà campioni con il suo braccio meccanico (~1.500 g) ed effettuerà perforazioni fino a 2 metri per recuperare campioni in profondità (~500 g). La Luna essendo priva di atmosfera, è costantemente bombardata da diverse radiazioni cosmiche di origine solare (vento solare, eruzione) e galattica per i più energetici. Queste ultime penetrano nel terreno fino ad un metro, da qui l’interesse a raccogliere campioni non alterati da questa radiazione. Questa procedura viene eseguita dalla Terra.
Chang’e 6 trasporta anche quattro strumenti non cinesi: un retroriflettore laser INRRI italiano (per determinare con precisione l’orbita dei futuri orbitanti lunari), uno strumento NILS svedese per misurare gli ioni negativi riflessi dalla superficie, un cubesat 6U pakistano iCUBE Q per la rilevazione di tracce d’acqua e lo strumento francese DORN.
DORN (Detection of Outgassing Radon) è uno spettrometro alfa (o nucleo di elio) costituito da rilevatori al silicio che misura il decadimento radioattivo del radon. È sotto la responsabilità scientifica di Pierre-Yves Meslin dell’Istituto di ricerca di astrofisica e planetologia di Tolosa, che è il responsabile del progetto sotto la direzione del progetto del CNES. Il radon è un gas raro inerte derivante dal decadimento radioattivo dell’uranio tramite il radio. Il radon è il tracciante ideale del degassamento lunare, alimenta l’esosfera della Luna che è un’atmosfera dinamica estremamente tenue derivante da questo degasaggio, ma anche dal vento solare e dal bombardamento micrometeoritico. Il radon è già stato rilevato attorno alla Luna dall’orbita (Apollo 15 e 16, Lunar Prospector e Kaguya) ma mai dalla superficie, e con sensibilità inferiore a DORN.
Il radon può essere rilasciato dal sottosuolo lunare e diffondersi oppure essere trasportato da altri gas sulla sua superficie (eventualmente a seguito di eventi sismici), dove si disintegrerà e depositerà sulla superficie i suoi discendenti radioattivi, il polonio, che verrà anch’esso misurato.
La sua disintegrazione e quella dei suoi discendenti sono accompagnate dall’emissione di particelle molto energetiche (particelle alfa di pochi milioni di elettronvolt o MeV) che vengono rilevate dallo strumento DORN. In sintesi DORN studierà il degasaggio lunare e il trasporto dei gas nella regolite (e quindi vincolerà le proprietà termofisiche della regolite che li controllano), il loro trasporto nell’esosfera, il trasporto delle polveri di regolite e risalirà al contenuto di uranio nella regolite il suolo.
I campioni raccolti da Chang’e 6 potranno essere analizzati anche in laboratorio e queste analisi potranno essere paragonate a quanto DORN avrà misurato direttamente in ambiente lunare. Dopo mezzo secolo, DORN segna il ritorno della Francia sulla superficie della Luna.
Il ritorno sulla Terra di Chang’e 6
Dopo 48 ore sulla Luna, il modulo di ascesa decolla con i suoi preziosi campioni e si incontra nell’orbita lunare con l’orbiter, quindi i campioni vengono trasferiti in una capsula di ritorno. Il modulo viene quindi rilasciato e l’orbiter inizia le manovre per estendere la sua orbita fino all’iniezione sulla traiettoria di ritorno. Tre giorni dopo, la capsula viene rilasciata verso la Terra. Questo rientra a più di 11 km/sec e rimbalza nell’atmosfera, scendendo fino a 60 km e poi risalendo intorno ai 100-140 km. L’atterraggio avviene sotto il paracadute nello stendardo di Siziwang nella Mongolia Interna.
Si noti che il 20 marzo 2024, la Cina ha inviato in orbita lunare il satellite relè Queqiao 2. Questo (1,2 tonnellate) è una versione più efficiente del precedente Queqiao. Questo sarà posizionato in un’orbita ottimizzata per garantire la funzione di trasmissione dal lato lontano e dal Polo Sud.
Dopo Chang’e 6, la Cina punterà al Polo Sud con i grandi astronauti lunari Chang’e 7 e 8. Oltre a ciò, la Cina annuncia di voler sviluppare una stazione di ricerca automatizzata al Polo Sud (ILRS) aperta alla cooperazione internazionale che alla fine sarebbe visitabile dai taikonauti. Questo programma è molto ambizioso e si sta svolgendo finora con innegabili successi tecnologici. Allo stesso tempo, il programma cinese con equipaggio prevede di inviare taikonauti sulla Luna nel prossimo decennio.
Francis Rocard, planetologo, responsabile dei programmi di esplorazione del sistema solare, Centro Nazionale Studi Spaziali (CNES)
Questo articolo è ripubblicato da The Conversation sotto una licenza Creative Commons. Leggi l’articolo originale.
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