La Cina prepara ZhengHe, una missione multipla nel sistema solare

La nave del tesoro dell'ammiraglio Zheng He. Credit: Mike Peel.

L’agenzia spaziale cinese (CNSA) ha aumentato notevolmente le attività spaziali negli ultimi anni e ha grosse ambizioni per il futuro. Sulla Luna è in piena fase operativa la missione Chang’e 4, con un lander e un rover che operano da più di un anno, mentre la sonda Tianwen-1 è in viaggio verso Marte, partita a fine luglio per quella che è la prima missione interplanetaria cinese completamente indipendente. A fine anno dovrebbe partire una nuova missione verso la Luna, che riporterà campioni di suolo a Terra, e dall’anno prossimo inizierà la costruzione della nuova stazione spaziale tutta fatta in casa.

Prossimamente, invece, è prevista un’avventura spaziale nuova e un po’ particolare, per certi versi abbastanza unica nel suo genere. Si tratta di ZhengHe (in cinese semplificato 郑和, traslitterato Zhèng Hé), una missione esplorativa nel sistema solare con (almeno) due obiettivi molto distanti tra di loro. Il termine deriva dall’omonimo esploratore cinese, molto famoso nella cultura locale, un ammiraglio che nel XV secolo con più di 300 navi andò in Indonesia, in India, in Arabia e in Africa.

Schema della missione risalente al 2019, quando era prevista la partenza nel 2022 e il sorvolo di Marte.

Il moderno ZhengHe sarà una sonda robotica che partirà dalla Terra probabilmente nel 2024 con un lanciatore Lunga Marcia 3B ed esplorerà due corpi celesti portando a Terra campioni da uno di esso. Non è la prima volta che una sonda esplora più di un corpo celeste e nemmeno che vengano riportati dei prelevamenti a casa, tuttavia il ritorno scientifico di questa missione sarà veramente alto. Innanzitutto il primo oggetto che il robot cinese andrà a visitare sarà 469219 Kamoʻoalewa (conosciuto precedentemente come 2016 HO3). Un nome poco facile da ricordare mnemonicamente, eppure è un compagno fedele della Terra da parecchi anni. Si tratta del più stabile quasi-satellite della Terra al momento conosciuto, un asteroide che è stato catturato dal nostro pianeta circa 100 anni fa e che resterà in prossimità per altri 300 anni circa. È molto piccolo e gira velocemente su sé stesso, ha un diametro compreso tra 40 e 100 metri e un periodo di rotazione di mezz’ora circa. Se osservato dalla Terra appare che ci ruoti attorno con un periodo di un anno, così come se fosse un vero satellite naturale.

La missione su Kamoʻoalewa sarà la prima in assoluto a visitare un quasi-satellite. L’importanza scientifica è senza dubbio elevata, l’oggetto infatti è stato già interesse di studio di altri dipartimenti e anche di privati. La NASA in particolare finanziò due studi, NEACO (Near-Earth Asteroid Characterization and Observation) e NME (New Moon Explorer). Entrambi poi finirono in secondo piano e furono abbandonati. Addirittura una società privata svedese riuscì a ottenere finanziamenti per una missione verso questa mini-luna, Beyond Atlas, e riuscì a strappare persino la promessa di un passaggio gratis da CNSA su un razzo Lunga Marcia 3B (stesso modello di quello che verrà utilizzato per ZhengHe) in condivisione con altri satelliti se fossero riusciti a completare la sonda. Al momento arrivano pochi aggiornamenti dalla società, e il progetto privato sembrerebbe terminato.

Simulazione dell’orbita di Kamoʻoalewa con riferimento rispetto alla Terra e al Sole.

ZhengHe arriverà nel giro di pochi mesi dalla partenza in prossimità di Kamoʻoalewa, dopotutto si tratta di una distanza relativamente breve, mediamente l’asteroide è situato a 26 milioni di chilometri di distanza dalla Terra. Resterà a osservare la superficie uno o due anni, sia con l’osservazione a distanza che in modo invasivo: è prevista anche l’applicazione di piccoli esplosivi per esporre agli strumenti scientifici il contenuto sotto la superficie, con particolare attenzione a componenti volatili e acqua. Al termine di questa fase, si avvicinerà alla superficie per prelevare dei campioni e riportarli a Terra per studi più dettagliati, quando saranno passati circa tre anni dall’inizio della missione. Questa operazione è resa ancora più difficile dalla veloce rotazione del corpo, dove un giorno dura solo 30 minuti. La sonda dovrà ancorarsi all’asteroide e verrà coadiuvata nelle operazioni da un mini-orbiter e un mini-rover.

Al momento non è stata definita precisamente la quantità di grammi di rocce e polveri che arriveranno a Terra; inizialmente il range era fissato tra 600 grammi e un chilo, ultimamente è stato ridotto anche il limite inferiore, lasciando una forbice più ampia tra i 200 grammi e il chilo. Si tratta comunque di un campione ricco. Giusto per fare un paio di paragoni, Hayabusa 2, una missione dal profilo simile, sta portando con sé meno di 0,1 grammi di materiale prelevati dall’asteroide Ryugu. La ben più ambiziosa missione NASA-ESA Mars Sample Return con un investimento di parecchi miliardi di dollari porterà solo 500 grammi di suolo marziano a Terra.

Video del prelevamento di un campione da Ryugu da parte di Hayabusa 2.

ZhengHe sfrutterà non solo le competenze acquisite negli anni passati dall’agenzia spaziale cinese, ma anche quelle di una missione pianificata a breve: Chang’e 5. A novembre di quest’anno, infatti, partirà la prossima missione lunare cinese, e questa volta l’obiettivo è riportare campioni lunari a Terra. Si tratta di una missione rapida, con atterraggio e risalita dalla superficie entro un giorno lunare, per evitare problemi legati alle condizioni estreme della notte lunare. Si pianifica di estrarre dai 2 ai 4 kg di materiale selenico da consegnare ai laboratori terrestri per esami di alta qualità, quindi una quantità consistente. L’ultima missione che riportò campioni lunari risale al 1976 con la missione sovietica Luna 24 e si trattava solamente di 170 grammi.

La missione non terminerà quando ZhengHe depositerà il carico a Terra, anzi, inizierà un’altra avventura ben più lunga. I campioni di Kamoʻoalewa, ben protetti nel loro involucro, si staccheranno dalla sonda e rientreranno in atmosfera. ZhengHe, invece, costeggerà la Terra usando la sua gravità per lanciarsi nello spazio profondo verso la fascia principale degli asteroidi. Nel suo tragitto incontrerà altri corpi celesti che sorvolerà a gran velocità, ma di cui potrà fare delle osservazioni utili. Inizialmente il suo percorso era programmato per passare vicino a Marte e usare la fionda gravitazionale del pianeta per allungare la traiettoria, ma vengono prese in considerazione anche altre traiettorie per incontrare un obiettivo scientifico più interessante, come ad esempio un altro asteroide a scapito del già visitato pianeta rosso.

Un’immagine di Elst-Pizarro ripresa durante il perielio del 1996. La coda ripresa è lunga 555.000 km, ma si estende anche oltre la foto. Credit: ESO.

La destinazione finale è una cometa di un tipo mai studiato finora. Si chiama 133P/Elst-Pizarro, inizialmente denominato 1979 OW7 in quanto alla sua scoperta si pensava fosse un semplice asteroide. Questa cometa appartiene a una famiglia denominata MBC, Main Belt Comet, una cometa nella fascia principale degli asteroidi, di cui 133P è stata proprio la prima a essere identificata come tale.

Ci sono vari tipi di comete e tendenzialmente l’acqua della Terra deriva da un bombardamento ancestrale avvenuto principalmente a causa di uno di questi tipi. L’acqua ha un marcatore unico che aiuta a riconoscerne la provenienza: il rapporto tra deuterio e idrogeno nelle molecole, chiamato rapporto isotopico D/H o più semplicemente rapporto D/H. Per misurare correttamente il rapporto D/H dell’acqua di una cometa è necessaria un’operazione ravvicinata, sebbene una stima grossolana si possa fare anche dalla Terra. Rosetta, ad esempio, trovò un rapporto D/H dell’acqua su 67P/Churyumov-Gerasimenko di circa 3 volte maggiore di quello presente negli oceani terrestri, il che esclude che l’acqua sulla Terra sia provenuta da quel tipo di cometa (cometa JFC, Jupiter Family Comet).

Rapporto D/H di alcuni corpi celesti stimato con i dati acquisiti dal telescopio Herschel. Il valore misurato negli oceani terrestri è 1,56×10-4. Credit: Paul Hartogh, Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung.

Visitare da vicino una cometa MBC potrebbe portare risposte a questo tipo di domande, anche parziali, ma che aggiungerebbero un tassello fondamentale alla conoscenza generale sulla formazione del sistema solare. L’importanza scientifica di questa cometa era già nota, infatti ZhengHe non è la prima missione pianificata verso Elst-Pizarro, c’era già stata Castalia che però si è fermata a un passo dalla fase A e non è stata selezionata per il finanziamento successivo a vantaggio di EnVision (orbiter di Venere), SPICA (telescopio all’infrarosso) e THESEUS (telescopio ai raggi gamma), che concorreranno per essere la quinta missione di classe media del programma Cosmic Vision dell’ESA. Il grosso difetto di Castalia è stato di avere solo un obiettivo, sostanzialmente per questo è stata (al momento) scartata. Uno dei rischi della missione era proprio che il MBC scelto non fosse rappresentativo e conducesse a dati fuorvianti sull’origine dell’acqua terrestre.

ZhengHe arriverà su 133P sette anni dopo il sorvolo della Terra, quindi a circa dieci anni dal lancio. La sua multimissione pluriennale terminerà lì, dopo circa un anno di osservazione della cometa. Gli strumenti scientifici a bordo non sono ancora stati del tutto definiti, ci saranno strumenti di acquisizioni di immagini su varie lunghezza d’onda e spettrometri di vario tipo, ma la CNSA è aperta a collaborazioni internazionali per porre strumenti altrui sulla propria sonda, purché siano coerenti con la missione scientifica e rispettosi dei principi cinesi, ossia nessun finanziamento aggiuntivo dalla Cina ma nessun costo per il trasporto a bordo, oltre al mutuo scambio di dati, che verranno poi resi disponibili alle comunità scientifiche di tutto il mondo.

Non sarà la prima missione cinese a visitare più di un corpo celeste, c’è già stata Chang’e 2; non sarà la prima missione a portare campioni da un asteroide, c’è già stata Hayabusa; non sarà la prima a visitare una cometa, ce ne sono già state tante, come Rosetta; non sarà la prima a orbitare due corpi celesti, c’è già stato Dawn; non sarà la missione robotica a riportare più campioni da un corpo celeste, ci sarà Chang’e 5. Sarà però indubbiamente una missione dal ritorno scientifico importante che ribadirà il peso internazionale della Cina nel contesto dell’esplorazione del sistema solare.

Fonti:

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