Nel 2020 l’esplorazione lunare si concluse con il ritorno a terra della capsula cinese Chang’e 5, contenente 1731 grammi di materiale. Si è trattato del primo recupero automatizzato di campioni di regolite e rocce dalla Luna dopo 45 anni. L’ultima missione a effettuare questa manovra fu LUNA 24 nel 1976. Conclusa la missione cinese, il 2021 doveva essere uno degli anni più interessanti da decenni, per quanto riguarda l’esplorazione lunare. A fine 2020 erano infatti attese ben sei missioni verso il nostro satellite naturale, fra lander, orbiter e rover. Complici i continui imprevisti che la pandemia da Coronavirus porta ancora con sè, nessuna missione lunare è partita quest’anno.

Tutti i viaggi verso la Luna del 2021 sono stati quindi rimandati al 2022 e a loro si sono aggiunte 4 missioni che erano già programmate per il prossimo anno. Il totale sale quindi a 10. Nel grafico poco sopra sono rappresentati i lanci verso la Luna per anno, effettuati dalla fine del Programma Apollo al 2020. In azzurro il 2022, con le 10 missioni attualmente previste, elencate nella seguente tabella. Da questa tabella possono emergere già alcune considerazioni, come la preponderanza di lanci effettuati con il vettore Falcon 9 di SpaceX, ma non solo. Nel 2022 anche le missioni lunari usufruiranno di alcune soluzioni sviluppate dalla New Space Economy per l’orbita terrestre.

La missione IM-2 di Intuitive Machines ad esempio, verrà lanciata in rideshare, condividendo quindi il vettore con altri satelliti. Uno di questi sarà il primo dimostratore tecnologico della Startup Orbit Fab, un satellite che avrà il compito di dimostrare la tecnologia di rifornimento ad altri satelliti in orbita geostazionaria. Una vera e propria stazione di servizio. Un’altra particolarità dell’esplorazione lunare sarà il coinvolgimento di Paesi e Agenzie di piccole dimensioni, segno che anche missioni verso il nostro satellite stanno diventando sempre più convenienti e tecnologicamente più semplici. Fra queste c’è per esempio un satellite della Corea del Sud (KPLO) o un rover degli Emirati Arabi Uniti (Emirates Lunar Mission) che sarà a bordo del lander giapponese Hakuto-R.

Artemis 1

Artemis 1 è la prima missione del Programma Artemis, originariamente prevista per novembre del 2021. Attualmente (dicembre 2021) sono disponibili due finestre di lancio: la prima dal 12 marzo fino al 27 marzo, mentre la seconda è aperta dall’8 aprile fino al 23 aprile. Gli ultimi ritardi sono dovuti a un problema a un motore RS-25, dei quattro montati a bordo del primo stadio. La NASA sembra aver risolto il problema, ma questo ha comportato settimane di ritardi.

Artemis 1 sarà la missione di test sia del vettore SLS che della capsula Orion, due mezzi cardine di tutto il futuro del Programma Artemis. I test eseguiti su questi mezzi sono quindi molti e ulteriori ritardi potrebbero quindi verificarsi. A bordo di Artemis 1 non ci saranno astronauti, e non è previsto un allunaggio. La capsula Orion eseguirà solamente una orbita del nostra satellite prima di tornare sulla Terra. A bordo del secondo stadio dell’SLS sono inseriti inoltre 10 cubesat, che rappresentano il carico secondario della missione. Originariamente erano previsti essere 13, ma tre di questi non sono arrivati in tempo al Kennedy Space Center.

I 10 satelliti si trovano infatti all’interno dell’adattatore fra il primo e secondo stadio dell’SLS, il quale è già completamente assemblato all’interno del VAB in Florida. In questo articolo maggiori dettagli sulla missione Artemis 1. I 3 Cubesat che hanno mancato l’appuntamento sono i seguenti:

• Lunar Flashlight. Un cubesat della NASA che mapperà la presenza di ghiaccio al Polo Sud lunare attraverso osservazioni laser.
• Cislunar Explorers mission. Un cubesat con l’obbiettivo di dimostrare la fattibilità della propulsione per elettrolisi dell’acqua e della navigazione ottica interplanetaria per orbitare attorno alla Luna. È stato progettato dalla Cornell University, Ithaca, New York.
• Earth Escape Explorer (CU-E3) avrebbe invece dovuto superare la Luna. Si tratta di un cubesat interplanetario con l’obbiettivo di testare una nuova antenna per comunicazioni a lunga distanza.

CAPSTONE

CAPSTONE (Cislunar Autonomous Positioning System Technology Operations and Navigation Experiment) è un cubesat 12U sviluppato dalla NASA. Sarà lanciato dal vettore Electron di Rocket Lab non prima di marzo 2022. Attualmente si è parlato di una data NET 19 marzo. CAPSTONE avrà l’obbiettivo di testare le comunicazioni e la stabilità dell’orbita near-rectilinear halo orbit (NRHO), la stessa dove sarà posizionato il Lunar Gateway, la nuova stazione spaziale internazionale lunare.

Il satellite impiegherà circa tre mesi per raggiungere l’orbita NRHO e poi per altri sei mesi orbiterà la Luna in questa configurazione. Il cubesat comunicherà con LRO costantemente, e dalla posizione relativa fra i due satelliti sarà possibile risalire alla precisa posizione di CAPSTONE rispetto alla Luna. Questa posizione sarà rilevata direttamente dal satellite che dispone anche di un nuovo software denominato Cislunar Autonomous Positioning System (CAPS) in grado di determinare la propria posizione (e di modificarla leggermente se necessario) senza fare affidamento al tracciamento da Terra. La prova di questo nuovo sistema sarà uno degli obbiettivi principali, in quanto permetterà in futuro di rendere sempre più autonome le sonde oltre l’orbita terrestre, liberando spazio a comunicazioni interplanetarie più importanti.

CAPSTONE sarà la prima missione interplanetaria di Rocket Lab, e verrà eseguita con la piattaforma Photon, una novità del 2021 ma ormai utilizzata dall’azienda neozelandese in diverse missioni terrestri. Photon è una piattaforma che serve a disporre piccoli satelliti nella loro orbita finale. Una specie di modulo di servizio per piccoli satelliti. Photon rilascerà CAPSTONE appena lasciata l’orbita terrestre (punto 6 nell’infografica in alto) ma continuerà verso la Luna. Eseguirà un flyby con il nostro satellite lunare e poi proseguirà verso lo spazio interplanetario. La sua missione principale sarà quella di testare lunghe permanenze nello spazio, in vista di missioni più lontane previste da Rocket Lab.

IM-1

La missione IM-1 sarà quasi sicuramente la prima del Commercial Lunar Payload Service (CLPS) a essere lanciata. Sarà anche già la seconda missione di un Falcon 9 verso l’orbita lunare (nel 2019 lanciò il lander indiano Beresheet sulla Luna), un vettore che nel 2021 si è confermato il più lanciato al mondo e molto flessibile. Quest’anno il lanciatore di SpaceX è stato utilizzato per i lanci più svariati, dai rideshare con decine di satelliti, per i lanci Starlink o per missioni interplanetarie. A dicembre è stato inoltre infranto il record di utilizzi, con un primo stadio che ha effettuato 11 lanci, e 11 rientri di successo.

Con la missione IM-1 verrà trasportato sulla Luna il lander Nova-C con a bordo diversi esperimenti della NASA ma non solo. Ci saranno esperimenti scientifici di realtà private, come un test di comunicazioni lunari della ILOA (International Lunar Observatory Association) o payload più commerciali. Uno di questi è per esempio la capsula del tempo dell’azienda Galactic Legacy Lab. In rideshare con il lander Nova-C ci sarà anche un piccolo cubesat, chiamato Dogecube. Si tratta di un piccolo satellite utilizzato come dimostratore tecnologico e finanziato interamente con i Dogecoin, una criptovaluta.

LUNA-25

Luna-25 sarà la prima missione del programma di esplorazione lunare Luna-Glob della Russia. Questo programma è la continuazione diretta del programma Luna dell’Unione Sovietica, che si è concluso con la missione Luna-24 nel 1976. L’intenzione di questa nuova fase di esplorazione è quella di lanciare dei lander in grado di esplorare e studiare la superficie, per gettare le basi necessarie alla costruzione di una base permanente sulla superficie. Questo è il progetto attualmente in sviluppo in collaborazione con la Cina, chiamato International Lunar Research Station.

Attualmente si parla di missioni robotiche fino a Luna-30, prevista verso l’inizio del prossimo decennio (2030-2031). Luna-25 allunerà quindi al Polo Sud lunare, con l’obbiettivo di studiare e analizzare la presenza di ghiaccio d’acqua.

Luna-25 è un lander con una capacità di carico di 30 kg; sarà lanciato da un vettore Soyuz-2.1b con l’upper stage Fregat-M che lo porterà poi verso la Luna. Al suo interno saranno montati i seguenti esperimenti. Fra questi ci sarà anche la Pilot-D, una camera fornita dall’ESA che faciliterà l’allunaggio.

• ADRON-LR, uno spettrometro a neutroni e raggi gamma per l’analisi della regolite.
• ARIES-L, misurerà il plasma nell’esosfera.
• LASMA-LR, uno spettrometro di massa laser.
• LIS-TV-RPM, uno spettrometro infrarosso.
• PmL, misurerà la polvere e i micrometeoriti sulla Luna.
• THERMO-L, misurerà le proprietà termiche della regolite.
• STS-L, è una fotocamera panoramica.
• Riflettore laser.
• BUNI, sistema di supporto dati e analisi scientifiche.

Chandrayaan-3

Chandrayaan è il nome del programma lunare indiano. La seconda missione del programma, lanciata nel 2019, prevedeva una classica composizione orbiter+lander+rover. Purtroppo, nonostante la sonda sia ancora in orbita lunare, l’allunaggio fallì, e si perse contatto con il lander.

L’India ha però deciso di riprovarci con una missione speculare alla Chandrayaan 2, ma solamente con un lander e con un rover. Mancherà quindi la sonda orbitale, data la presenza dell’orbiter precedente. A bordo dovrebbero esserci pochi strumenti scientifici, dato che l’obbiettivo principale è ottenere la tecnologia necessaria a un allunaggio e al superamento di una notte lunare.

Mission One

Mission One è stata la prima missione del programma CLPS ad essere annunciata, complice il fatto che sarà lanciata a bordo del primo Vulcan di ULA. I ritardi di questo vettore stanno però rimandando in continuazione il lancio, attualmente previsto per metà del 2022. Tutto dipenderà però dalla produzione dei motori BE-4, sviluppati da Blue Origin e che spingeranno il razzo Vulcan in orbita. Essi sono in ritardo di parecchi mesi, e l’ultimo aggiornamento prevede siano pronti nelle prime settimane dell’anno. Andranno poi spediti ad ULA, che li integrerà con il Vulcan (già pronto) ed eseguirà i dovuti test.

Mission One sarà effettuata con il lander Peregrine di Astrobotic, che allunerà al Lacus Mortis, una zona a latitudine intermedia della Luna. Trasporterà 100 kg di esperimenti scientifici e payload commerciali. Essendo un lander finanziato principalmente dalla NASA con il programma CLPS, la maggioranza del carico sarà per questi esperimenti. A bordo hanno comunque trovato spazio diversi payload provenienti da tutto il mondo. Fra questi anche tre piccoli rover, uno giapponese, uno inglese e uno americano. In questa pagina di Astrobotic maggiori dettagli su tutti i payload del lander.

IM-2 e la prima missione lunare della Corea del Sud

Le seguenti missioni, attualmente previste per il 2022, sono quelle con la più alta probabilità di essere rinviate. IM-2 sarà la terza missione del CLPS prevista per l’anno, e la seconda di Intuitive Machines. Si tratta di una “copia” della precedente. Verrà lanciato un altro lander Nova-C, sempre con un Falcon 9. Ancora una volta a bordo di questo secondo lander saranno presenti diversi esperimenti della NASA. Una particolarità di IM-2 sarà il rideshare del viaggio verso la Luna, quindi la condivisione dello spazio a bordo del Falcon 9. Saranno presenti diversi satelliti, fra cui il primo dimostratore tecnologico di Orbit Fab.

Quest’anno la Corea del Sud ha dimostrato in più occasioni il suo interesse per diverse attività spaziali. In ambito di esplorazione planetaria, l’esplorazione lunare è stata divisa in due fasi. Nella prima si sta sviluppando KPLO (Korea Pathfinder Lunar Orbiter), un piccolo satellite di 648kg che verrà posizionato in un’orbita ellittica polare lunare (100x300km). Lo scopo di KPLO è dimostrare la maturità tecnica della Corea per raggiungere il nostro satellite. In più, il KPLO effettuerà degli studi della geologia lunare.

Al fine di realizzare l’orbiter, la KARI ha siglato un accordo con la NASA nel 2016 per lo sviluppo di uno strumento scientifico, ossia la ShadowCam. Tale strumento ottico si basa su quello impiegato sul Lunar Reconaissance Orbiter, e servirà per lo studio di possibili depositi di ghiaccio presenti sulla Luna. La collaborazione con la NASA si estende anche al design, al supporto nelle comunicazioni e anche ai sistemi di navigazione.

L’esplorazione lunare giapponese: SLIM e Hakuto-R

Anche il Giappone si sta dimostrando particolarmente interessato all’esplorazione lunare. Nel 2022 dovrebbero partire dal Paese del Sol levante due diverse missioni, una dell’Agenzia Spaziale Giapponese (JAKA) e una dell’azienda privata ispace, anche se comunque è presente un contributo della JAXA. La prima si chiama Smart Lander for Investigating Moon (SLIM) e sarà un piccolo lander di 590 kg che avrà l’obbiettivo principale di studiare la tecnologia di allunaggio.

Per questo lander sono stati sviluppati nuovi sistemi di riconoscimento automatico della superficie e di navigazione autonoma. L’obbiettivo finale è eseguire un allunaggio automatico con una precisione di 100 metri nella zona Marius Hills Hole. SLIM sarà lanciato con un razzo giapponese H-IIA in rideshare con il telescopio X-Ray Imaging and Spectroscopy Mission (XRISM), sviluppato sempre da JAXA per l’osservazione ai raggi X di galassie, materia oscura e nuclei galattici attivi.

HAKUTO è invece un lander commerciale sviluppato da ispace, una startup giapponese particolarmente attiva. È commerciale in quanto a bordo si troveranno payload di altre aziende oltre ad esperimenti scientifici dell’Agenzia Spaziale Giapponese. Hakuto-R è un’evoluzione del rover Hakuto, originariamente sviluppato per partecipare alla competizione Lunar Xprize di Google. Allunerà nel Lacus Somniorum e sarà lanciato con un Falcon 9.

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