(di Riccardo Cattaneo)
Per portare a compimento l’ambizioso programma Artemis per il ritorno di esseri umani sulla Luna, gli Stati Uniti hanno rivoluzionato le proprie architetture spaziali progettando la navicella Orion, lo Space Launch System e il Gateway cislunare. Questo processo non ha però catturato il solo interesse statunitense, bensì anche quello di numerosi altri attori, pubblici e privati. Alcuni di questi hanno seguito gli Stati Uniti partecipando al grande esercizio di cooperazione internazionale del programma Artemis, mentre altri hanno deciso di sviluppare da sé le proprie architetture per l’esplorazione lunare.
Nel corso degli anni a venire, il settore spaziale promette di diventare sempre più affollato e competitivo, anche se difficilmente la leadership statunitense verrà scalfita. È quindi interessante operare una panoramica sui nuovi programmi e architetture con cui gli altri attori del settore spaziale intendono partecipare alla nuova età di esplorazione lunare.
1. Agenzia Spaziale Europea, Canada e Giappone
Profondamente coinvolti e impegnati nella cooperazione con gli Stati Uniti nell’ambito del programma Artemis, Agenzia Spaziale Europea, Canada e Giappone non possiedono un proprio programma di esplorazione lunare. La prima sta infatti sviluppando lo European System Providing Refuelling, Infrastructure and Telecommunications (ESPRIT) e l’International Habitation Module, il secondo un nuovo Remote Manipulator System (cd. Canadarm), mentre il terzo lo Smart Lander for Investigating the Moon (SLIM). È però interessante la missione Heracles, sviluppata congiuntamente dai tre attori per il lancio di un rover lunare entro la fine degli anni Venti. Con una massa di 1.800 chilogrammi, esso opererà parallelamente al programma Artemis, permettendo agli astronauti presenti sul Gateway di effettuare manovre in tempo reale. L’obiettivo della missione sarà la raccolta di campioni che, attraverso un modulo di risalita, verranno trasferiti a bordo della navicella Orion. L’Agenzia Spaziale Europea ha manifestato un grande interesse per questa missione in quanto permetterà la dimostrazione tecnologica dei dispositivi necessari a costruire un futuro lander pressurizzato per gli astronauti[1].
2. Federazione Russa
Forte dell’eredità sovietica, la Russia è un Paese con una grande tradizione spaziale, anche nell’ambito delle missioni lunari. Nel corso della Guerra Fredda, infatti, Mosca ottenne grandi risultati attraverso il programma Luna, operativo dal 1958 al 1976. Delle quindici sonde che raggiunsero i propri obiettivi, alcune sono oggi annoverate tra le pietre miliari dell’esplorazione spaziale: nel gennaio del 1959, Luna 1 fu il primo veicolo spaziale a lasciare l’orbita terrestre, mentre Luna 2, lanciata nel settembre dello stesso anno, fu il primo oggetto artificiale a colpire la superficie di un altro mondo. A questi seguirono altri successi, quali l’invio a Terra delle prime foto del lato nascosto della Luna (Luna 3, ottobre 1959), il primo atterraggio morbido su un altro corpo celeste (Luna 9, febbraio 1966), il primo inserimento orbitale intorno alla Luna (Luna 10, marzo 1966) e il recupero automatico di campioni rientrati a Terra (Luna 16, settembre 1970; Luna 20, febbraio 1972; Luna 24, agosto 1976)[2]. La Federazione Russa possiede quindi un’invidiabile esperienza nell’ambito delle missioni robotiche, che non le ha però permesso di realizzare le sue ambizioni di volo con equipaggio oltre l’orbita bassa terrestre. A differenza degli Stati Uniti, infatti, l’Unione Sovietica non è riuscita a completare lo sviluppo del lanciatore N1, che avrebbe permesso al Paese di dotarsi di un vettore comparabile al Saturn V.
La Federazione Russa sta attualmente partecipando alla nuova età di esplorazione lunare sia cooperando con Stati Uniti, Agenzia Spaziale Europea, Canada e Giappone per la realizzazione del Gateway, sia sviluppando un proprio programma. Nel primo caso, Roscosmos fornirà il Gateway Airlock Module, necessario tanto per compiere attività extraveicolari, quanto per accogliere nuovi moduli o assemblare un veicolo spaziale per un ipotetico viaggio verso Marte[3] (vedi il concept del Deep Space Transport della NASA[4]). Nel secondo caso, attraverso il programma Luna-Glob, la Russia ambisce a lanciare entro il 2024 le prime missioni di esplorazione lunare. Queste erano già state teorizzate durante gli anni Novanta, ma i problemi finanziari del Paese ne hanno impedito lo sviluppo. Allo scopo di riprendere i lavori, la Russia ha cercato la cooperazione con Cina e Giappone. Ciò nonostante, il lento progredire dei lavori rende improbabile che la deadline fissata da Roscosmos possa essere rispettata[5].
Per raggiungere questi obiettivi, la Russia sta progettando nuovi vettori e navicelle, capaci di permettere al Paese di spingersi per la prima volta oltre l’orbita bassa terrestre. Il primo passo è lo sviluppo di Orel[6], un veicolo spaziale parzialmente riutilizzabile che ricorda concettualmente la navicella statunitense Orion. Parimenti, l’obiettivo non è solo di costruire un veicolo capace di svolgere missioni lunari, ma anche di sostituire le vetuste navicelle russe. Orel sarà capace di sostenere equipaggi di quattro persone per 30 giorni in orbita terrestre, con una capacità totale di permanenza nello spazio di un anno quando attraccato alla Stazione Spaziale Internazionale[7]. Per poter lanciare il nuovo veicolo, la Federazione Russa sta anche sviluppando il vettore Soyuz-5, chiamato anche a sostituire i lanciatori russi di medie dimensioni e fornire il know-how necessario per lo sviluppo di un lanciatore superpesante, fondamentale per raggiungere la Luna con equipaggio[8]. Al netto delle dichiarazioni di alcuni esponenti di rilievo dell’industria spaziale russa[9], non esistono però ancora dettagli operativi sulle missioni che verrebbero svolte qualora il programma russo dovesse decollare.
3. Cina
Nel corso dell’ultimo decennio, la Cina ha conosciuto un grandioso sviluppo delle proprie architetture, issandosi con prepotenza tra i Paesi con i più ambiziosi programmi spaziali. Contemporaneamente al consolidamento della propria presenza nell’orbita bassa terrestre (stazioni Tiangong 1 e 2), Pechino si è rivolta verso la Luna allo scopo di sviluppare tecnologie sfruttabili nello spazio profondo – nonché per ragioni di prestigio. Il programma lunare cinese (Chang’e) è stato diviso in quattro fasi che prevedono, nell’ordine, il completamento di missioni orbitali, di allunaggio, di recupero di campioni e, infine, di sfruttamento delle risorse lunari per la creazione di stazioni di ricerca. Spinte dalla famiglia di vettori Lunga Marcia, tra il 2007 e il 2019 il programma ha lanciato quattro missioni[10].
Nell’ambito della sua prima fase, il lancio di Chang’e 1 è avvenuto nel 2007 allo scopo di creare una mappa tridimensionale ad alta definizione dell’intera superficie lunare. Chang’e 2, identica alla prima, è stata lanciata nel 2010 per studiare più nel dettaglio la superficie lunare in preparazione dell’atterraggio del lander e del rover trasportati da Chang’e 3, che è stata invece lanciata nel 2013 inaugurando la seconda fase del programma[11]. Chang’e 4 è stata invece lanciata nel gennaio del 2019 trasportando il primo lander capace di atterrare sul lato nascosto della Luna, precisamente nel bacino Polo Sud-Aitken. Il lander ha poi liberato sulla superficie un rover che ha potuto scambiare informazioni con la Terra grazie a un satellite per le comunicazioni collocato nel punto L2 del sistema Terra-Luna[12]. La terza fase del programma cinese sarà inaugurata nel 2020, quando verrà lanciata Chang’e 5, dotata di un lander e un veicolo per il recupero di circa due chilogrammi di campioni che saranno portati sulla Terra[13]. Si tratterà di una missione estremamente complessa, che verrà tentata per la prima volta dal 1976, quando con la missione Luna 24 i sovietici recuperarono gli ultimi campioni lunari.
La quarta fase del programma si trova ancora in uno stadio preliminare e, quando diverrà operativa, avrà l’obiettivo di creare una stazione di ricerca nel bacino Polo Sud-Aitken, lo stesso che verrà raggiunto dagli astronauti del programma Artemis[14]. Questa fase promette di essere molto ambiziosa, prevedendo sia missioni robotiche che umane. Nel primo caso, nel corso degli anni Venti sono pianificate le missioni Chang’e 6, 7 e 8 che, oltre al recupero di altri campioni, ambiscono ad analizzare il sottosuolo lunare e studiare la fattibilità dello sfruttamento delle risorse in situ[15]. La Cina coltiva anche l’obiettivo di allunare con equipaggio nel corso degli anni Trenta, ma il programma è attualmente abbozzato e non possiede architetture e milestone definite[16]. Oltre alla rilevanza scientifica, il prestigio che verrebbe guadagnato da un risultato di questa caratura potrebbe spingere la Cina ad accelerare i tempi. Allo stesso tempo, un programma di tale ambizione potrebbe però dimostrarsi troppo costoso e complesso, spingendo Pechino a cooperare con altre spacefaring nations, superando le paure e le rivalità che hanno portato all’esclusione della Cina dai grandi programmi di cooperazione spaziale internazionale.
4. India
Gli investimenti della Indian Space Research Organisation (ISRO) hanno permesso all’India di divenire una delle realtà in maggior crescita nel campo delle tecnologie spaziali, mettendo il Paese sulla giusta strada per diventare una delle potenze spaziali del futuro. L’esplorazione lunare indiana è iniziata nel 2008 con la creazione del programma Chandrayaan, che è stato suddiviso in più fasi. Attualmente sono stati raggiunti gli obiettivi limitatamente alle missioni orbitali, a cui seguiranno tentativi di allunaggio e, infine, missioni per lo sfruttamento delle risorse lunari per il recupero di campioni da riportare a Terra[17].
La prima fase del programma è iniziata con l’inserimento in orbita lunare di Chandrayaan 1, sonda dotata di strumenti di rilevamento multispettrale per la produzione di una mappa tridimensionale del suolo lunare e l’identificazione delle caratteristiche chimiche della superficie. La sonda era dotata anche della Moon Impact Probe, che è stata lanciata contro la Luna per analizzare il materiale sollevato dall’impatto. Questo esperimento, che evidenziò la presenza di tracce di molecole d’acqua sulla superficie lunare[18], rese l’India il quarto Paese a toccare il nostro satellite, dopo Russia, Stati Uniti e Cina. La seconda fase del programma lunare si è aperta nel luglio del 2019 con il lancio di Chandrayaan 2, allo scopo di mappare la composizione della superficie lunare e valutare l’abbondanza di molecole d’acqua. L’orbiter è stato lanciato insieme al lander Vikram e al rover Pragyan, che avrebbero dovuto raggiungere il polo sud lunare. Tuttavia, l’allunaggio si è concluso con la perdita delle comunicazioni con il lander e con lo schianto di quest’ultimo sulla superficie della Luna[19].
La terza fase del programma inizierà con il lancio di Chandrayaan 3, anch’essa dotata di un orbiter, un rover e un lander. La missione sarà probabilmente lanciata in cooperazione con il Giappone, che svilupperà il rover e che fornirà uno dei suoi vettori. Teorizzata per il 2024, la missione non ha ancora visto perfettamente definiti obiettivi e tempistiche, ma dovrebbe essere in grado di svolgere un recupero di campioni di rocce lunari da riportare a Terra[20]. Rispetto ai suoi principali competitor globali, l’India è invece molto indietro nell’ambito dei voli umani. Il Paese sta infatti pianificando per i primi anni Venti il primo lancio di esseri umani in orbita bassa[21], ma per raggiungere questo obiettivo la strada da percorrere è ancora molta.
5. Privati
Al netto delle startup più celebri e delle grandi compagnie che stanno partecipando allo sviluppo delle architetture lunari per il programma Artemis, esistono alcuni altri attori privati che lavorano in modo indipendente per il lancio di missioni lunari. Il caso più celebre è sicuramente quello di Beresheet, un piccolo lander lunare sviluppato dell’israeliana SpaceIL, nell’ambito della sua partecipazione al Google Lunar X Prize. Questo concorso prevedeva un premio da riconoscere al primo ente privato che fosse riuscito a fare allunare un veicolo per farlo muovere per 500 metri sul suolo lunare, inviando immagini e video a Terra come prova dell’impresa[22]. Tra i partecipanti vi era anche Synergy Moon, startup che ha a lungo lavorato per raggiungere questo obiettivo e che sta attualmente negoziando con l’azienda indiana TeamIndus per lanciare il proprio lander entro la fine del 2019[23].
Nata con l’obiettivo di promuovere la ricerca scientifica e tecnologica in ambito spaziale, Beresheet trasportava verso la Luna alcuni strumenti, quali un magnetometro e alcune strutture retroriflettenti per le misurazioni laser da Terra. A livello simbolico, il lander trasportava inoltre una Torah, una copia di Wikipedia in inglese e dei disegni di bambini ispirati allo spazio. A seguito del lancio con un Falcon 9 della SpaceX, il tentativo di allunaggio del lander, avvenuto nell’aprile del 2019, si è purtroppo concluso con il suo schianto sulla superficie lunare[24]. Sebbene a seguito della missione l’interesse suscitato avesse spinto investitori e autorità a manifestare la volontà di tentare un nuovo allunaggio, i piani sono rapidamente cambiati. La volontà di finanziare Beresheet 2 pare ancora esserci, ma i suoi obiettivi non dovrebbero più comprendere l’allunaggio[25].
Interessante è anche il caso di Nova-C, un lander lunare commerciale il cui lancio è previsto nel 2021, progettato da Intuitive Machines per il trasporto di piccoli carichi (fino a 100 chilogrammi) sulla Luna. Esso sarà dotato di un sistema di atterraggio autonomo e della capacità di decollare verticalmente per collocare diversi payload in luoghi differenti della superficie lunare[26].Questa iniziativa è stata selezionata dalla NASA per la partecipazione al programma Commercial Lunar Payload Services, che prevede finanziamenti per veicoli in grado di trasportare piccoli lander e rover sulla superficie lunare[27].
In ultimo è interessante il Commercial Lunar Mission Support Services (CLMSS), sviluppato da Surrey Satellite Technology con il supporto dell’Agenzia Spaziale Europea. L’obiettivo è lo sviluppo di un sistema sostenibile di telecomunicazione e navigazione lunari per permettere un maggiore sfruttamento scientifico ed economico della Luna. Denominato Lunar Pathfinder, il primo orbiter è previsto per il lancio entro il 2023 e avrà l’obiettivo di dimostrare l’utilità dei servizi offerti da questa tecnologia per le decine di missioni pubbliche e private programmate sulla Luna nei prossimi decenni[28].
Conclusioni
La recente crescita dell’interesse politico, scientifico ed economico verso le missioni lunari ha riportato la Luna al centro dei programmi spaziali dei principali attori pubblici e privati mondiali. Gli Stati Uniti guidano nuovamente il programma più ambizioso, forti anche dei benefici tratti dal grande esercizio di cooperazione internazionale che include i Paesi europei, il Canada, il Giappone e la Russia. Al contrario, Cina e India stanno invece sfruttando la Luna per affermarsi come potenze tecnologiche mondiali, insidiando lo strapotere detenuto da
Note [1] Landing on the Moon and returning home: Heracles, European Space Agency. [2] Cfr. E. M. Galimov, Luna-Glob project in the context of the past and present lunar exploration in Russia, in “J. Earth Syst. Sci.”, vol. 114, n. 6, 2005, pp. 801–806. [3] NASA, Expanding human presence into the solar system starting with the Lunar Gateway, 8 marzo 2019. [4] Cfr. NASA, Human Exploration and Operations Committee Status, 30 marzo 2017. [5] A. Chabot, Luna-Glob project, Russian Space Web. [6] Precedentemente conosciuta con il nome di “Federazione”, nel settembre del 2019 la navicella è stata rinominata in “Orel”, che significa Aquila. [7] A. Chabot, Perspective Piloted Transposrtation System, Russian Space Web. [8] A. Chabot, Russia’s new-generation rocket gets go ahead, Russian Space Web. [9] A. V., I cosmonauti russi si preparano a sbarcare sulla Luna dopo il 2030, Sputniknews, 19 novembre 2018. [10] A. V., Chang’e program overview, SpaceFlight101.com. [11] Ibidem. [12] Y. Jia, Y. Zou, J. Ping, C. Xue, J. Yan, Y. Ning, The scientific objectives and payloads of Chang’e 4 mission, in “Planetary and Space Science”, vol. 162, 2018, pp. 207-215. [13] A. V., Chang’e program overview, cit. [14] NASA, NASA, Artemis Moon Program Advances – The Story So Far, 31 maggio 2019. [15] D. R. Williams, Future Chinese Lunar Missions, 2019, NASA. [16] Cfr. B. Einhorn, J. Bachman, H. Dormido, A. Leung, The Next Neil Armstrong May Be Chinese as Moon Race Intensifies, Bloomberg, 17 luglio 2019. [17] Cfr. C. Giri, India’s ISRO and Japan’s JAXA are joining forces for a lunar mission, Quartz India, 27 novembre 2017. [18] Chandrayaan 1, India’s First Lunar Exploration Mission, Indian Space Research Organisation. [19] Chandrayaan 2, The Planetary Society. [20] Cfr. C. Giri, India’s ISRO and Japan’s JAXA are joining forces for a lunar mission, cit. [21] S. Singh, Rs 10,000 crore plan to send 3 Indians to space by 2022, The Times of India, 29 dicembre 2018. [22] Sito ufficiale di Google Lunar X Prize. [23] Sito ufficiale di Synergy Space. [24] Beresheet, The Planetary Society. [25] D. E. Salazar, After failed Beresheet landing, SpaceIL will go someplace besides the Moon, Space.com, 27 giugno 2019. [26] Nova-C lander, sito ufficiale di Intuitive Machines. [27] NASA, Commercial Lunar Payload Services. [28] Lunar Mission Services, sito ufficiale di Surrey Satellite Technology.