I direttori di missione presso la NASA e il Centro operativo dell’ESA (ESOC) hanno trascorso mesi a discutere dei pro e dei contro di diverse orbite, e ora hanno deciso il percorso del Gateway lunare.
Il Gateway lunare sarà una postazione permanente come la Stazione Spaziale Internazionale. Orbiterà però attorno alla Luna, fungendo da base per gli astronauti e i robot che andranno ad esplorare la superficie del nostro satellite.
Come un rifugio di montagna, fornirà anche un riparo e un luogo per fare scorta di rifornimenti per gli astronauti in rotta verso destinazioni più lontane, oltre a fornire un luogo per trasmettere comunicazioni e un laboratorio per la ricerca scientifica.
La scelta dell’orbita
I team di analisi delle missioni dell’ESOC stanno continuando a lavorare a stretto contatto con i partner internazionali per capire in che modo la scelta dell’orbita possa influire sugli aspetti vitali della missione, inclusi l’atterraggio, l’appuntamento con i futuri veicoli spaziali e gli scenari di emergenza necessari per proteggere le persone e le infrastrutture.
Recentemente si è raggiunta una decisione definitiva: il Gateway, seguirà una “orbita di alone quasi rettilinea”, o NRHO.
Invece di orbitare attorno alla Luna in un’orbita lunare bassa come le missioni Apollo, il Gateway seguirà un percorso particolarmente “eccentrico”. Nel punto più vicino, passerà a 3.000 km dalla superficie lunare e nella sua parte più lontana a 70.000 km (guarda il video in basso che illustra l’orbita del Gateway).
Orbite come questa sono possibili grazie a dell’interazione tra la Terra e le forze gravitazionali della Luna. Mentre i due grandi corpi danzano nello spazio, un oggetto più piccolo può essere “catturato” in una varietà di posizioni stabili, o quasi stabili, rispetto alle masse orbitanti, note anche come punti di librazione o di Lagrange.
Un supporto per le missioni a lungo termine
Tali luoghi sono perfetti per pianificare missioni a lungo termine e, in una certa misura, dettano il design del veicolo spaziale, cosa può trasportare da e verso l’orbita e quanta energia ha bisogno per arrivarci e rimanerci.
Percorrendo il sentiero NRHO, una rivoluzione del Gateway nella sua orbita attorno alla Luna richiederebbe circa sette giorni. Questo periodo è stato scelto per limitare il numero di eclissi, quando la stazione orbitante sarebbe coperta dall’ombra della Terra o della Luna.
“Trovare un’orbita lunare per il gateway non è cosa da poco.” Afferma Markus Landgraf, analista di architettura che lavora per le attività di esplorazione umana e robotica dell’ESA. “Se vuoi rimanere lì per diversi anni, l’orbita quasi rettilinea è leggermente instabile e gli oggetti in questa orbita tendono a spostarsi”. Per mantenere il Gateway in posizione, saranno necessarie regolari manovre di mantenimento della stazione.
Risparmiare energia
Allora perché questa orbita? Il fattore limitante fondamentale quando si spostano parti dalla Terra, verso una potenziale base lunare e la superficie della Luna, è l’energia.
“Nel volo spaziale umano non pilotiamo un singolo veicolo spaziale monolitico”, spiega Florian Renk, analista di missione nella divisione Flight Dynamics dell’ESOC. “Invece voliamo a pezzetti, unendo parti nello spazio e presto sulla superficie della Luna. Alcune parti che lasciamo alle spalle, alcune che riportiamo indietro: le strutture sono in continua evoluzione.”
Per sfuggire all’attrazione gravitazionale della Terra è necessaria un’enorme quantità di energia. Successivamente, per atterrare sulla Luna e non sfrecciare oltre dobbiamo rallentare, perdendo quella stessa energia. Possiamo risparmiare parte di questa energia lasciando in orbita parti del veicolo spaziale, portando solo ciò di cui abbiamo bisogno sulla superficie della Luna.
Una base permanente in questa orbita attorno alla Luna fungerà da palcoscenico, da dove le parti possono essere lasciate indietro, raccolte e assemblate. Dopo il decollo, sarà necessaria solo una moderata manovra per rallentare un veicolo spaziale per incontrarsi con il Gateway.
Il trasporto verso la Luna
Il lander lunare trasporterà quindi persone, robot e infrastrutture in superficie quando il Gateway è più vicino alla Luna, il che accade ogni sette giorni circa. Allo stesso modo, una finestra di trasferimento al Gateway si apre ogni sette giorni circa per il viaggio di ritorno dalla superficie lunare.
Durante gli anni dal 2020, il Gateway sarà assemblato e gestito nelle vicinanze della Luna, dove si sposterà tra orbite diverse e consentirà di programmare le missioni spaziali umane più distanti mai tentate.
Offrirà una piattaforma per la scoperta scientifica nello spazio profondo e costruirà un’esperienza preziosa per le sfide delle future missioni umane su Marte.
Guarda il video che illustra il Gateway e la sua orbita intorno alla Luna
