I quattro obbiettivi delle missioni interplanetarie cinesi dei prossimi anni. L'asteroide a sinistra è Bennu, raggiunto dalla missione NASA OSIRIS-REx.
La Cina sta investendo molto nel proprio settore spaziale. Ogni anno, Pechino è sul podio, con posizione variabile, fra i Paesi che hanno effettuato più lanci spaziali. Una grande mancanza del Paese asiatico, per storia personale, interessi passati, impegno e capacità di poterlo fare piuttosto recenti, è la mancanza di missioni interplanetarie. Queste sono le missioni spaziali che escono dall’orbita terrestre bassa, per studiare gli altri corpi celesti del Sistema Solare.
Se NASA, ESA, JAXA e Roscosmos hanno ormai conquistato ogni tipologia di corpo del nostro sistema, la Cina fino ad inizio del 2020 non aveva mai lanciato una sonda oltre il sistema Terra-Luna. Questa situazione sta per cambiare, dato l’impegno cinese di intraprendere diverse missioni interplanetarie. In questa puntata di Spazio d’Oriente, la rubrica di Astrospace dedicata al settore spaziale asiatico, analizziamo quattro diversi obbiettivi cinesi dei prossimi anni: gli asteroidi, Marte, Giove e la Luna.
Tra le future missioni cinesi verso il sistema solare, ZhengHe è sicuramente una delle più interessanti per gli obbiettivi e per la grande audacia tecnica. Il compito della missione è l’esplorazione di due asteroidi molto particolari: 469219 Kamoʻoalewa e 7968 Elst–Pizarro.
Kamoʻoalewa viene definito un “quasi-satellite” della terra, ossia un oggetto che presenta un’orbita molto simile a quella di un oggetto definito satellite della terra (ad esempio la Luna). Se già la nozione di quasi satellite rende Kamoʻoalewa un oggetto speciale, i suoi parametri orbitali lo rendono unico nel suo genere. L’asteroide in questione è infatti il quasi-satellite terrestre con l’orbita più stabile fino ad oggi scoperto.
ZhengHe verrà lanciato nel 2024 a bordo di un Lunga Marcia 3B, e dopo un anno di viaggio effettuerà un redenzvous con Kamoʻoalewa, analizzandolo e raccogliendo dei campioni dalla superficie. Particolarmente interessante è l’utilizzo di ben quattro bracci robotici per ancorare stabilmente la sonda all’asteroide. Le operazioni intorno all’asteroide dureranno circa un anno, durante il quale la sonda raccoglierà anche dei campioni di rocce e polveri. Al termine di questo periodo, ZhengHe ripartirà per la terra e rilascerà una piccola capsula per riportare il materiale sul nostro pianeta. Il processo di raccolta e ritorno non è ancora noto, ma è lecito supporre che verrano reimpiegate le tecnologie da Chang’e 5, la missione che ha riportato a Terra dei campioni di rocce lunare nel dicembre del 2020.
I soli obbiettivi scientifici e tecnici per esplorare Kamoʻoalewa potrebbero normalmente essere considerati una missione unica, vista la complessità. Tuttavia, come è stato detto, una delle parole chiave di questa missione è ambizione. Pertanto, una volta rilasciati i campioni verso Terra, ZhengHe ripartirà per un lungo viaggio di sette anni. La destinazione della sonda è la fascia principale degli asteroidi, più precisamente 7968 Elst–Pizarro o 133P/Elst–Pizarro.
La doppia nomenclatura di Elst–Pizarro ci permette di capire la peculiarità dell’oggetto. Questo perché la prima sigla indica un asteroide, mentre la seconda una cometa. Elst–Pizarro è infatti uno degli otto corpi del nostro sistema solare che presenta allo stesso tempo sia delle caratteristiche da asteroide che quelle di una cometa. Arrivato su Elst–Pizarro, ZhengHe posizionerà una piccola carica esplosiva sulla sua superficie, per esporre l’interno della cometa ad un nano lander che la raggiungerà. In aggiunta al lander ci sarà anche un nano orbiter che scatterà delle foto di Elst–Pizarro nel corso della missione.
In totale, ZhengHe utilizzerà otto strumenti scientifici (fra questi ce ne saranno anche due provenienti dalla Russia), un numero considerevole se si pensa che questa missione sarà la seconda per la Cina che andrà oltre il sistema Terra-Luna. Altre caratteriste “nuove” per il programma spaziale cinese sono l’impiego della propulsione elettrica e di panelli solari di forma circolare.
Nonostante la missione Tianwen-1 sul pianeta rosso sia appena iniziata, la Cina sta già lavorando a quella che in gergo di chiama missione MSR, ossia Mars Sample Return. La missione consiste nel riportare sulla terra dei campioni del suolo marziano. In occidente, NASA ed ESA hanno da poco iniziato a lavorare ad una complessa architettura di lanci, orbiter, lander e rover con lo stesso scopo, di cui Perseverance è il primo pezzo.
Riguardo al design della sonda ed in generale a tutta l’architettura della missione cinese, ad oggi non sono noti molti dettagli. Quello che è certo è che la missione utilizzerebbe un solo lancio, nel 2028, per poi riportare i campioni sulla Terra nel 2030.
Un’idea generale della missione è stata delineata in un paper, ripreso recentemente da una slide di origine non ufficiale sulla missione MSR cinese. Lo studio in questione divide in due parti la sonda. La prima presenta un “Cruise stage” che in maniera analoga a quelli che abbiamo visto su Curiosity e Perseverance gestisce alimentazione, propulsione e comunicazione durante tutto il viaggio verso Marte. Insieme al cruise stage ci sono gli elementi di discesa (lander e rover) e di ascesa, ossia il razzo che porterà i campioni raccolti in orbita marziana.
Una volta che i campioni di suolo marziano entrano nell’orbita del pianeta rosso, a circa 400-500km, verrano intercettati dal secondo “blocco” di questa MSR. Questo presenta un orbiter ed una capsula per il rientro dei campioni sulla terra. In base a quanto osservato, sembra che l’orbiter e la capsula siano derivati rispettivamente dall’orbiter di Tianwen-1 e dalla capsula usata su Chang’e 5. Trasferite le rocce marziane nella capsula, l’orbiter ripartirà verso la Terra per poi rilasciare la capsula all’interno dell’atmosfera terrestre.
Nonostante si tratti di uno studio, questi elementi di design riutilizzato, non possono essere trascurati. Infatti, analizzando l’industria spaziale cinese, di osserva frequentemente un pesante riutilizzo o adattamento di tecnologie già sviluppate per altri veicoli e missioni. In base al paper, la missione potrebbe raccogliere fino a un 1kg di suolo marziano, mentre la masse dei veicoli si atterrebbero a 2500kg per l’elemento di discesa-ascesa e 5000kg per l’orbiter e la capsula.
La Cina attualmente non si è mai spinta oltre l’orbita marziana e prima del 2020, quando è partita la missione Tianwen-1 non aveva mai raggiunto il Sistema Solare Esterno. Questa situazione cambierà presto, date le ambizioni cinesi di replicare grandi successi e grandi esplorazioni eseguite finora dalla NASA e dall’ESA.
La prima missione oltre Marte attualmente approvata dalla Cina è una sonda per l’esplorazione del sistema Gioviano. In questo caso il design della missione è ancora un fase di dibattito e variabile in base a due proposte distinte. I punti fissi rimangono il lancio nel 2029 e l’arrivo nell’orbita di Giove nel 2036. Un’aggiunta molto ambiziosa è anche il sorvolo di Urano nel 2049.
Quest’ultima data segna anche il centesimo anniversario della repubblica popolare cinese. Spesso è considerata solo una data simbolica, ma ci si dimentica della grande importanza che i numeri e gli anniversari hanno nella cultura tradizionale cinese, oltre alla centralità che il partito comunista possiede nella società cinese. In questo senso, due missioni per lo spazio interstellare sono in fase di dibattito all’interno del partito comunista cinese, e uno degli argomenti politici per l’approvazione di queste sonde è proprio la celebrazione del centenario.
La prima proposta per la missione verso Giove è Jupiter Callisto Orbiter (JCO). Questa è sicuramente una delle missioni più ambiziose dell’intera storia di esplorazione cinese, ma non solo. Il progetto prevede un orbiter che raggiungerà il sistema gioviano. Qui effettuerà alcuni studi sul campo magnetico del pianeta, prima di entrare in orbita polare attorno al satellite Callisto. Questo è l’ultimo (per distanza da Giove) dei quattro satelliti Galileiani: Callisto, Europa, Io, Ganimede. Ad accompagnare questa sonda ci sarebbe anche un piccolo lander derivato da Chang’e 5 che atterrerebbe sulla luna Callisto. La scelta di questo satellite mediceo è dovuta alla stabilità della sua superficie, per lo più ghiacciata e con la presenza di ghiaccio d’acqua. Degna di interesse scientifico è anche la piccola quantità di ossigeno presente nel satellite.
Con Jupiter System Observer (JSO) il baricentro dell’osservazione del sistema gioiamo passa alla possibilità di effettuare numerosi flyby di Io. Questi sorvoli permetterebbero di studiare con precisione come il gigante gassoso interviene nel modificare l’attività vulcanica della luna. Questa, come Europa e Ganimede è uno dei corpi più geologicamente attivi del sistema solare.
Una volta concluso lo studio di Io, la sonda raggiungerebbe il punto L1 di Giove e del Sole. Questa è una particolare zona in cui la gravità del gigante gassoso si equivale con quella della Stella. In questo modo la sonda potrebbe studiare il sistema gioivano in una posizione tranquilla e per parecchi anni, oltre a farlo dall’esterno dell’influenza magnetica del pianeta.
L’ultima frontiera di esplorazione interplanetaria con la quale la Cina si confronterà è forse la più vicina ma anche una delle più importanti. In questi primi 20 anni del ventunesimo secolo, la Cina è il paese che si è maggiormente impegnato nell’esplorazione del nostro satellite. Il programma Chang’e, chiamato più formalmente Chinese Lunar Exploration Program, ha portato finora sulla Luna 5 missioni. Le prime due consistevano in due orbiter, che hanno raggiunto la Luna rispettivamente nel 2007 e nel 2010. Chang’e 3 e Chang’e 4 hanno invece trasportato sulla superficie due lander e due rover.
Chang’e 3 è allunata il 14 dicembre 2013 sul Mare Imbrium e il suo rover, chiamato Yutu, si è mosso sulla superficie per 959 giorni. La missione successiva è invece allunata il 3 gennaio 2019 nel cratere Von Kàrmàn. Il piccolo rover Yutu-2 si muove da 848 giorni ed è l’unico rover nella storia ad aver mai raggiunto la faccia a noi nascosta della Luna. Infine, nel 2020, la Cina ha lanciato Chang’e 5 che ha raccolta dalla superficie 1731 grammi di suolo lunare.
Proprio dalla raccolta di campioni di rocce dovrebbe riprendere l’esplorazione lunare cinese, che è tutt’altro che finita. La missione Chang’e 6, attualmente prevista per il 2024, avrà infatti il compito di replicare quanto fatto con la numero 5, ma allunerà nella faccia nascosta della Luna, precisamente nel bacino Polo Sud-Aitken, un cratere di 2500km di diametro posto a Sud dell’equatore. In questo modo la Cina intende replicare la strategia delle missioni 3 e 4. Già allora la 4 era un backup della precedente, che si è trasformata in una missione vera e propria dopo il successo di Chang’e 3. Anche in questo caso la raccolta di campioni dell’ultima missione del 2020 si è dimostrata talmente di successo da replicare la missione variando il luogo di allunaggio e di conseguenza la tipologia di campioni raccolti.
Nell’esplorazione lunare le cose stanno però cambiando leggermente, come forse la Cina non aveva pienamente previsto all’inizio del programma Chang’e. Le missioni numero 7 e 8 avranno infatti l’arduo compito di aprire la strada a tutta una nuova era dell’esplorazione lunare, che sembra sarà caratterizzata dalla piena collaborazione con la Russia per la creazione della International Lunar Research Station (ILRS).
Cina e Russia, da qualche mese hanno annunciato la creazione di una International Lunar Research Station (ILRS). Ancora non sappiamo bene di cosa si tratta, ma i due Paesi dichiarano che sarà prima di tutto una collaborazione internazionale atta all’esplorazione permanente della superficie e dell’orbita lunare. Da parte cinese, proprio a fine aprile, sono state presentate le nuove fasi del Chinese Lunar Exploration Program,focalizzate sulla creazione della ILRS.
Sappiamo quindi che prima della missione Chang’e 6 ci sarà, probabilmente nel 2023, la missione Chang’e 7. Questa sarà senza dubbio la missione più complessa mai tentata dalla Cina sulla Luna. Sappiamo ancora poco della missione Chang’e 7 ma dai piani emersi finora possiamo affermare che sarà un misto di tutti i successi ottenuti con le missioni precedenti. La sonda scenderà sulla superficie della Luna e a bordo del lander ci sarà innanzitutto un rover. Assieme a questo sarà presente anche un sistema di raccolta campioni, che verranno poi rilanciati in orbita e riportati a Terra. Sarà quindi presente anche un orbiter in grado di fare questo.
A complicare il tutto sarà anche un altro satellite in grado di eseguire un ponte radio per le comunicazioni con la Terra e un piccolo dispositivo, chiamato Shopping Detector. Questo dovrebbe separarsi dalla sonda, ed eseguire un piccolo volo parabolico sopra superficie lunare a scopo esplorativo e come dimostratore tecnologico.
Con Chang’e 7 e 6, nel 2025, finirà un’altra parte del Chinese Lunar Exploration Program. Quello che succederà dopo, a partire dalla missione Chang’e 8, è ancora una grande incognita, ma sarà l’inizio degli sforzi congiunti cinesi e russi per la costruzione della ILRS. Stiamo iniziando a capire, come possiamo vedere dall’infografica seguente, che questa stazione non sarà un agglomerato di moduli pressurizzati per ospitare astronauti, non in questo decennio per lo meno. L’idea asiatica è costruire una serie di missioni, in grado di raggiungere lo stesso luogo della Luna, eseguire ricerca e in futuro estrazione, in modo automatico e collegate fra loro, con l’intervento umano solamente in missioni saltuarie. L’obbiettivo delle missioni Chang’e 7 ed 8 sarà proprio lo studio e la raccolta di dati sulla posizione in cui iniziare la costruzione di questa ILRS.
Spazio D’Oriente viene pubblicato a cadenza mensile per raccontare e spiegare il settore spaziale cinese. Spazio D’Oriente è una rubrica progettata e scritta da Nicolò Bagno.
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