Una sonda autostoppista attraverso il Sistema Solare

Per chi ha seguito la missione della sonda Rosetta, e il conseguente atterraggio sulla cometa  67P/Churyumov-Gerasimenko del suo lander Philae lo scorso novembre, è ben chiaro quanto sia difficile riuscire far posare un veicolo spaziale su un corpo celeste di quelle dimensioni nello spazio.

Per migliorare questo tipo di approccio la NASA sta studiando la possibilità di costruire una navetta spaziale “autostoppista” in grado di visitare da 5 a 10 oggetti nella fascia asteroidale o nella più lontana fascia di Kuiper, all’interno del Sistema Solare. Il concept è in fase di studio nell’ambito del programma NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC).

La proposta è stata chiamata proprio Comet Hitchhicker (autostoppista di comete) e permetterebbe ad una sonda spaziale di visitare diversi obiettivi riducendo la quantità di carburante necessario per entrare in orbita o atterrare su comete ed asteroidi ed è attualmente in fase di studio da parte degli scienziati del Jet Propulsion Laboratory (JPL) della NASA in California.

L’atterraggio su di una cometa da parte di un veicolo spaziale richiede che questo raggiunga circa la stessa velocità dell’obiettivo, il che rappresenta un consumo elevatissimo di propellente utilizzato, ma questo sistema utilizzerebbe un arpione trattenuto da un lungo cavo per assicurare la sonda all’oggetto celeste, risparmiando energia che può essere utilizzata per visitarne degli altri.

Il principale promotore del progetto, Masahiro Ono, ha dichiarato: “Fare l’autostop con un corpo celeste non è facile come alzare un pollice, anche perché si muove a velocità astronomiche e non si ferma per raccoglierti. Così invece di usare un pollice useremo un arpione con un cavo”.

Durante l’avvicinamento all’oggetto verrebbe lanciato l’arpione per agganciarsi. L’operazione comporterebbe una spinta all’indietro della sonda (ogni azione genera una reazione uguale e contraria secondo Newton), quindi si genererebbe una forza frenante che verrebbe utilizzata per rallentare la sonda stessa. L’energia ottenuta da questo processo potrebbe essere raccolta per essere riutilizzata sulla navicella.

A questo punto, quando la velocità della sonda si avvicina a quella della cometa, il veicolo spaziale comincerebbe a fare affidamento sul cavo di ancoraggio, che gli permetterebbe di atterrare sulla superficie scendendo dolcemente. Per lasciare la cometa, dopo lo sgancio dell’arpione, il cavo deve solamente venire ritratto velocemente all’interno della sonda. Sempre basandoci sulle leggi di Newton questa operazione creerebbe la forza che spingerebbe via la sonda, permettendole di dirigersi verso un altro obiettivo utilizzando il propellente.

Il principale problema al momento è quello di trovare un materiale che sia in grado di resistere alle forze estreme generate dalla tensione e dal calore di un veicolo spaziale che decelera improvvisamente. Materiali come lo Zylon e il Kevlar sono attualmente tra i più gettonati per fornire una soluzione a questo problema.

Questa strategia sarebbe adatta solo per delle manovre di autostop relativamente morbide, che rientrino in un cambiamento di velocità di circa 1,5 chilometri al secondo. Per risparmiare più carburante, si potrebbe pensare di effettuare la manovra con velocità relative rispetto all’obiettivo più alte, fino a 10 chilometri al secondo ipotizzabili, ma questo richiederebbe dei materiali molto più avanzati come cavi basati su nanotubi di carbonio e arpioni di diamante.

L’autostop richiederebbe anche un cavo molto lungo, tra i 100 e i 1000 chilometri, a seconda della variazione di velocità richiesta, che sia in grado di sopportare eventuali impatti di piccoli meteoriti. Il team prevede di effettuare simulazioni ed esperimenti sulla Terra per provare diverse idee. Un cavo di quelle dimensioni occuperebbe un volume e rappresenterebbe una massa molto importante per essere trasportato da una sonda. Questo sistema ricorderà forse a qualcuno gli esperimenti effettuati in orbita nel 1992 e 1996 srotolando un cavo lungo 20km per generare una fonte di energia “tagliando” il campo magnetico terrestre e generando una differenza di potenziale sul cavo stesso. Una delle difficoltà incontrate, al di là della probabile scarica elettrica che ha danneggiato e spezzato il cavo nella seconda occasione, era costituita dal riuscire a srotolare il filo in assenza di gravità senza che si aggrovigliasse. In questa nuova soluzione bisognerebbe vedersela con cavi molto più lunghi e che devono essere lanciati e recuperati ad alta velocità.

Qualora i problemi fossero risolvibili, comunque, questa proposta potrebbe essere molto attraente e rappresentare un nuovo punto di forza nell’esplorazione spaziale di quelle zone del sistema solare ancora poco conosciute come le fasce asteroidali.

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