Ecco le "Flagship missions", prossime probabili missioni interplanetarie by NASA

Il logo di AstronautiNEWS. credit: Riccardo Rossi/ISAA
Il logo di AstronautiNEWS. credit: Riccardo Rossi/ISAA

La NASA starebbe pensando di ricominciare la progettazione di grandi missioni scientifiche come quelle che negli ultimi anni hanno dato così tanti risultati in campo scientifico, vedi ad esempio la Cassini.
Così oltre alle varie "Discovery" e "New Frontiers" dovrebbero nascere missioni molto più dispendiose, con un budget cadauna che si aggirerebbe dai 700 milioni di dollari a cifre maggiori di 3 miliardi di dollari.
Per ognuna di esse dovrà essere ingaggiato un grande numero di persone per la loro realizzazione.
Al momento nessuna di queste 4 missioni, chiamate "Flagship missions",  è confermata, ma i "scientific advisory groups" fra il 2003 e il 2006 ne hanno proposte alcune, che potrebbero presto divenire realtà.
La prima potrebbe essere "Europa Explorer" che andrebbe a orbitare a basse altezze nell’omonima luna di Giove, per un approfondito studio della superficie ma non solo, dovrebbe trasportare esperimenti per lo studio del campo magnetico e gravitazionale per analizzare cosa si nasconde al di sotto della "crosta" superficiale del satellite, uno spettrometro nel vicino infrarosso per lo studio delle varie sostanze che si trovano sulla superficie, uno strumento per una mappatura termica e un radar per lo studio della composizione del sottosuolo. Il tutto con un possibile seguito, l’invio in un secondo tempo di un "Europa Astobiological Lander" in grado di eseguire dei carotaggi sul ghiaccio ed esaminare con esperimenti biologici il loro contenuto.
La missione è già stata proposta molte volte ma mai finanziata, ad oggi è stato chiesto un finanziamento per il 2009 e un lancio per il 2017.
La NASA spera di poter spendere circa 3 miliardi di dollari per decennio per una o due di queste missioni nei prossimi anni.
Potrebbero essercene quindi altre dopo "Europa Explorer" ad una distanza di 5 anni l’una dall’altra. A partire da "Titan Explorer" un pallone ad aria calda sganciato da un orbita bassa e in grado di sorvolare la superficie del satellite di Saturno e analizzare in modo più approfondito i misteri che ancora nasconde la sua atmosfera come possibili molecole organiche primordiali. Il pallone potrebbe essere accompagnato da un orbiter che faccia da "communications relay" e contemporaneamente mappi il suolo ad una risoluzione più alta di quella possibile con Cassini. Il pallone intanto potrebbe viaggiare per migliaia di kilometri e quando dovesse sorvolare una zona interessante potrebbe venir fatto abbassare a pochi metri dal suolo e rilasciando delle speciali sonde appese a lunghi cavi, raccogliere campioni del terreno e ritirandole poterli analizzare. In particolare i depositi ghiacciati di idrocarburi e ammoniaca.
La successiva quindi potrebbe essere "Venus Mobile Explorer", un altro pallone che possa attuare le stesse procedure su Venere e analizzarne la superficie. Potendo confermare o meno la possibilità che in un lontano passato possa esserci stata acqua in grandi oceani. Questa missione dovrebbe necessariamente venire dopo quella di Titano per le condizioni estreme a cui sarebbe sottoposta la meccanica e l’elettronica, molto più resistente ad un mondo "freddo" piuttosto che ad uno "caldo". Il pallone non potrà in nessun modo essere in plastica ma probabilmente in metallo che lo renderà molto più simile ad un sottomarino piuttosto che ad un dirigibile… la missione comunque sembra piuttosto improbabile per i limiti tecnologici che ancora esistono, possa avvenire prima del 2025.
La quarta di questa serie di missioni, chiamate "Flagship missions" per le loro enormi potenzialità, potrebbe essere una fra "Europa Astrobiology Lander" a cui si è già accennato poco sopra e che consisterebbe principalmente in un trapano termico in grado di perforare a grandi profondità la superficie, la via più semplice sembra possa trattarsi di un "Cryobot" che scavi e analizzi autonomamente il sottosuolo per centinaia di metri di profondità. L’altra alternativa sarebbe un orbiter per Nettuno, simile a Galileo e a Cassini, potrebbe studiare in modo approfondito un mondo che non ha mai ricevuto troppe attenzioni e che potrebbe rivelare grandi scoperte, si potrebbe anche inviarlo verso Urano il quale richiederebbe anche un minor tempo di viaggio ma la possibilità di svariati flyby con il satellite di Nettuno Tritone sembra far preferire quest’ultimo. L’orbiter potrebbe trasportare anche 1 o 2 sonde da sganciare nell’atmosfera del pianeta. Il problema per missioni così distanti è quello di mantenere un tempo ragionevole per il viaggio, 10-20 anni, ma così facendo si necessita di una grande quantità di carburante per la frenata e l’immissione in orbita. Per fare questo servono tecniche nuove come l’aerocapture, dotando la sonda di uno scudo termico per utilizzare l’alta atmosfera per l’immissione in orbita e successivamente sganciando lo scudo e rialzando il periasse per un’orbita stabile. Le tecnica sembra oggi la più probabile necessitando solamente di un modesto scudo termico e di un computer in grado di guidare in tempo reale la sonda per rallentare solo il dovuto necessario. Un possibile test in orbita terrestre potrebbe convalidare contemporaneamente il suo utilizzo su tutti i pianeti, compreso Titano, e la missione, che è attualmente prevista come "Space Technology 9" potrebbe svolgersi anche in tempi piuttosto brevi, prevista per il 2008 potrebbe essere posticipata di un paio di anni per i tagli al bilancio. La difficoltà è maggiore nei grandi pianeti dove la densità dell’atmosfera aumenta molto velocemente con la profondità a causa della gravità, per questo è richiesta una grande precisione nella traiettoria e sarà anche richiesto una tecnica per poter variare rapidamente la quota con un sistema aeromeccanico.
Un’altra possibile tecnica potrebbe essere quella di un motore a ioni che richiede poco peso e una spinta anche piccola ma lunga mesi. Il vantaggio è quello di poterlo utilizzare anche in orbita per entrare in orbita attorno ad una luna e magari successivamente lasciarla per una successiva. La sorgente però non potrebbe essere quella dei pannelli solari, non utilizzabili a quelle distanze, si richiederebbe quindi un reattore nucleare.
Potrebbe anche essere sperimentato un reattore RTG, 4 volte più efficiente degli attuali, trasformando il calore della reazione in elettricità, il quale richiederebbe meno combustibile semplificando le procedure di lancio.
Uno studio NASA afferma che una combinazione di questi due sistemi (aerobreacking e motore a ioni) abbinato ad un flyby di Venere porterebbe ad un viaggio di 10 anni e mezzo, utilizzando però una sonda di dimensioni sensibilmente minori di Cassini (1 ton), problema che potrebbe essere risolto con le grandi miniaturizzazioni che stanno avvenendo nel settore elettronico. Se si volesse utilizzare solo un motore ionico il tempo di viaggio salirebbe a 19 anni ma con l’utilizzo di un piccolo propulsore tradizionale che aiuti l’entrata in orbita i tempi potrebbero scendere a 15 anni.
Comunque vada e qualunque missione venga scelta fra il lander per Europa o l’orbiter per Nettuno il lancio non potrebbe avvenire prima del 2030 e potrebbe costare quanto le tre precedenti missioni messe insieme, con un probabile ritardo fino al 2035.

Alberto Zampieron

Appassionato di spazio da sempre e laureato in ingegneria aerospaziale al Politecnico di Torino, è stato socio fondatore di ISAA. Collabora con Astronautinews sin dalla fondazione e attualmente coordina le attività fra gli articolisti.