L’11 febbraio 2015, la NOAA ha lanciato il Deep Space Climate Observatory (DSCOVR ) su un razzo SpaceX Falcon-9 (COSPAR Launch ID 2015-007) dal Kennedy Space Center (Florida, USA). Il payload è stato immesso su una traiettoria di trasferimento al punto L1 di Lagrange, situato a circa 1,5 milioni di km dalla Terra sulla linea Sole-Terra.
Al momento della separazione, però, lo stadio superiore del razzo Falcon 9 si è posizionato su una traiettoria verso lo Spazio interplanetario, rendendo impossibile la manovra per lo smaltimento controllato nell’atmosfera terrestre (come spesso avviene per questo tipo di razzo). Inoltre, a causa della mancanza di velocità sufficiente per sfuggire efficacemente al sistema Terra-Luna, è rimasto in un’orbita caotica ed eliocentrica, vicino alla Terra e alla Luna.
Il nostro satellite è per tale motivo destinato ad avere un altro cratere: lo stadio impatterà sulla superficie lunare all’inizio di marzo, e, quindi, per la prima volta, un detrito creato dall’uomo raggiungerà involontariamente la Luna.
A fare chiarezza su quanto sta accadendo e cosa accadrà sono gli esperti dell’Agenzia Spaziale Europea, che hanno risposto ai quesiti relativi all’evento di collisione ormai certo.
Quali sono le dimensioni dell’oggetto?
Secondo gli esperti ESA lo stadio superiore del Falcon 9 “ha una massa secca di 3 tonnellate ed è lungo circa 15 metri con un diametro di 3,5 metri“.
Quando è previsto l’impatto?
L’impatto dello stadio superiore “è previsto al momento il 4 marzo alle 12:25:39 UTC, latitudine +4,93, longitudine est 233,20, quindi in un punto sul lato nascosto della Luna vicino all’equatore lunare“.
La previsione è accurata?
“È ragionevolmente accurata. I modelli della traiettoria dello stadio superiore – spiegano gli scienziati – tengono in conto il movimento della Terra, della Luna, del Sole e dei pianeti e delle loro influenze gravitazionali. L’incertezza è rappresentata dalla piccola ma tangibile forza della luce solare che raggiunge lo stadio superiore – pressione della radiazione solare – e dalla relativa incertezza nella velocità di caduta dello stadio. L’incertezza si traduce in una variazione del tempo di impatto e della posizione misurata in secondi e chilometri“.
L’ESA sta monitorando questo oggetto?
L’ESA, chiariscono gli esperti, “non esegue regolarmente il tracciamento operativo di oggetti detriti spaziali e si affida invece ai dati dello Space Surveillance Network degli Stati Uniti. Tuttavia, come parte del nostro Space Safety Programme, utilizziamo telescopi in tutto il mondo per rilevare e seguire gli asteroidi near-Earth. In questo contesto, ci imbattiamo per caso anche in oggetti derivanti da attività di volo spaziale umano, come veicoli spaziali di esplorazione lunare o oggetti di ritorno dai punti di Lagrange. Lo stadio Falcon è tra questi“.
Quali metodi di monitoraggio e modelli vengono utilizzati?
“Le osservazioni telescopiche vengono utilizzate per ‘limitare’ il possibile range di orbite dello stadio superiore, con osservazioni di follow-up registrate dal Minor Planet Center (USA) e dai team del NEOCC dell’ESA e del s Center for NEO studies della NASA (CNEOS ) presso il JPL, per ridurre la sua “linea di variazione”. In questo caso, i dati includono un sorvolo lunare ravvicinato il 5 gennaio 2022. Lo stadio – viene precisato – è attualmente non osservabile a causa della sua bassa elongazione fino al 7 febbraio circa, che, se le osservazioni sono ottimali, dovrebbe consentire di definire il suo punto di impatto lunare finale fino a un chilometro o giù di lì“.
Esiste una stima della velocità di impatto?
“Una stima pubblica credibile indica un impatto sulla superficie lunare a una velocità di circa 2,58 km/s,” precisano gli scienziati ESA.
L’impatto sarà visibile dalla Terra?
Le attuali stime “prevedono l’impatto sul lato opposto della Luna, cioè non sarà osservabile dalla Terra“.
I satelliti in orbita lunare saranno in grado di osservare l’impatto?
“Forse il Lunar Reconnaissance Orbiter della NASA o il Chandrayaan-2 dell’India saranno in grado di identificare e ritrarre il nuovo cratere lasciato dall’impatto,” evidenziano gli esperti ESA.
C’è qualche rischio per i siti storici sulla Luna (ad es. le aree di atterraggio delle missioni Apollo)?
Se l’impatto avverrà sul lato nascosto della Luna, “come attualmente previsto, i siti storici delle missioni Apollo con equipaggio, che sono tutti sul lato visibile, non sono a rischio. Secondo fonti pubbliche, il lander lunare cinese Chang’e-4 rimane attivo sul lato nascosto della Luna, situato a una latitudine molto bassa vicino al polo sud lunare“.
Cosa sono i punti di Lagrange e perché orbitarvi intorno potrebbe implicare un impatto lunare?
I Punti Lagrange Sole-Terra, ricordano gli esperti ESA “sono punti di equilibrio attorno alla Terra a distanze di circa 1,5 milioni di km, attorno ai quali i veicoli spaziali possono orbitare temporaneamente se le loro traiettorie sono attivamente controllate. Gli oggetti dispiegati lì, o gli stadi di razzi che vi trasportano veicoli spaziali, non rimangono in questi punti indefinitamente, ma, alla fine, possono spostarsi in un’orbita attorno al Sole (eliocentrica) o tornare nell’orbita terrestre.
La possibilità che tali oggetti tornino in orbita attorno alla Terra è circa 50/50. Quando l’oggetto ritorna in un’orbita attorno al nostro pianeta, queste orbite in genere si estendono così lontano nello Spazio (rispetto alla Terra) che potrebbero potenzialmente raggiungere le vicinanze della Luna. Inoltre, tali orbite non sono molto stabili e gli oggetti o rientrano nell’atmosfera terrestre o si schiantano contro la Luna“.
Cosa possono fare le organizzazioni spaziali per prevenire tali impatti lunari?
“Questi eventi sono molto difficili da prevenire,” sottolineano gli esperti dell’Agenzia Spaziale Europea. “C’è un numero crescente di missioni dirette verso i punti di Lagrange e lo smaltimento degli stadi superiori del veicolo di lancio, così come della navicella spaziale e dei satelliti che trasportano, è difficile. Non esistono linee guida chiare.
Un’opzione è quella di smaltire uno stadio superiore o un veicolo spaziale alla fine della sua missione attivando una o più volte i suoi propulsori in modo da spingerlo su un’orbita eliocentrica. Sono necessari molti sforzi per limitare la possibilità di un ritorno nell’ambito di tale opzione. Questo è ciò che l’ESA ha fatto per le Missioni Herschel e Planck, che hanno raggiunto il secondo punto di Lagrange nel maggio 2009.
Anche gestire il ritorno di uno stadio superiore sulla Terra, in modo che rientri nell’atmosfera e bruci in modo controllato e sicuro, è estremamente complesso“.
In che modo l’ESA ha smaltito Herschel e Planck?
I veicoli spaziali dell’ESA “che volano nei punti di Lagrange Sole-Terra (L1 e L2) vengono disposti in un’orbita eliocentrica alla fine della loro missione: queste includono Herschel e Planck (lanciati nel 2009) e Lisa Pathfinder (lanciato nel 2015). Gaia è attualmente in orbita L2, mentre la missione ESA-NASA SOHO è a L1. L’imminente missione di monitoraggio meteorologico spaziale sarà la prima missione al punto L5“.
Cosa è successo allo stadio superiore dell’Ariane 5 che ha portato JWST su una traiettoria verso L2?
Dopo il lancio del telescopio spaziale James Webb (JWST ) il 25 dicembre 2021 “lo stadio superiore del lanciatore Ariane 5 ha eseguito una cosiddetta “manovra di fine vita”. Dopo la separazione del telescopio Webb, lo stadio superiore ha accelerato (espellendo l’LH2/LOx rimanente nei serbatoi attraverso l’ugello del motore e il sistema di controllo dello stadio superiore) per raggiungere un’orbita eliocentrica e fuggire dal sistema Terra-Luna. La manovra ha avuto successo poiché lo stadio superiore ha alzato il suo apogeo di 500.000 km. Questa “manovra di fine vita” è stata appositamente sviluppata dall’ESA non solo per il lancio di Ariane 5 per JWST, ma anche per altri lanci in orbita di trasferimento geostazionaria (tipicamente utilizzati dai satelliti per telecomunicazioni e broadcast) in modo da mitigare la presenza nello Spazio di stadi superiori“.
Ci sono le regole formali di protezione planetaria per la Luna?
Per la Luna “non ci sono requisiti per la protezione planetaria, come ad esempio quelli messi in atto per Marte e altre possibili dimore di vita extraterrestre (per evitare potenziali bio-contaminazioni)“.
C’è un valore scientifico nell’osservare impatti lunari di questo tipo (e le loro conseguenze?)
“Sì, se l’evento è visibile da terra, le nubi di polvere risultanti potrebbero essere osservate spettroscopicamente dai telescopi terrestri per analizzare la composizione della superficie lunare,” affermano gli esperti ESA. “Inoltre, gli studi sismici sono possibili tramite lander di superficie. Il lampo d’impatto stesso può fornirci informazioni sulla massa dell’oggetto, quando la velocità è nota. Ciò è particolarmente rilevante per gli oggetti naturali, di cui la massa non è nota in anticipo. In questo caso particolare, la massa e la velocità dell’oggetto sono note, quindi l’osservazione del cratere fresco ci darebbe un’eccellente comprensione dei processi relativi della formazione dei crateri. Questo a sua volta ci aiuterà a capire il record di craterizzazione della Luna“.
Un tale impatto si è già verificato?
“Veicoli spaziali abbandonati, stadi di razzi esauriti o altri “detriti spaziali” che colpiscono la Luna sono una rarità. Tuttavia, ci sono stati molti casi in cui oggetti si sono schiantati intenzionalmente sulla Luna a partire dagli anni ’50, come Luna dell’URSS, e anche negli anni ’60, come gli stadi superiori Apollo. Gli impatti guidati per scopi scientifici sono continuati nell’era moderna, come nel caso della navicella spaziale LCROSS della NASA del 2009, la missione NASA a due satelliti GRAIL nel 2012 e la missione dell’ESA SMART-1 , che ha concluso la sua missione con un impatto lunare nel 2006. Impatti involontari della Luna potrebbero verificarsi più spesso in futuro, con l’aumento dell’uso dei punti di Lagrange per le missioni scientifiche“.
Con quale frequenza la Luna viene colpita da meteoroidi naturali?
I ricercatori sono impegnati in studi per “quantificare la frequenza degli impatti lunari naturali. Utilizzando un sistema sviluppato nell’ambito di un contratto ESA, il progetto NELIOTA (Near-Earth object Lunar Impacts and Optical TrAnsients) ha rilevando lampi di luce causati da piccoli frammenti di roccia che colpiscono la superficie della Luna. NELIOTA è in grado di stabilire la temperatura di questi lampi d’impatto, nonché la loro dimensione e velocità“.
Il programma Space Safety dell’ESA è interessato a questa ricerca come un modo per “valutare il numero di oggetti in arrivo nella gamma di dimensioni da decine di centimetri a metri. Uno dei pericoli che gli umani che lavoreranno sulla Luna in futuro potrebbero affrontare è un piccolo asteroide che potrebbe danneggiare la loro infrastruttura: NELIOTA sta aiutando a stimare il pericolo di asteroidi così piccoli“.
“Poiché la Luna non ha un’atmosfera, non può bloccare gli oggetti più piccoli, ma comunque pericolosi (come fa l’atmosfera terrestre). È probabile che le future strutture permanenti sulla Luna saranno sotterranee, per fornire una migliore schermatura sia dai piccoli asteroidi o meteoroidi che dalla radiazione solare,” concludono gli scienziati.
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