La NASA ha selezionato quattro nuove proposte di missioni spaziali a carattere scientifico. Sono state presentate all’interno del Programma Explorers e includono lo studio di stelle che esplodono, ammassi di galassie dell’Universo primordiale e galassie e stelle vicine.

A essere selezionate sono due missioni Astrophysics Medium Explorer e due missioni Explorer Missions of Opportunity. Dopo un’accurata valutazione, la NASA prevede di selezionare nel 2024 una missione per ognuna delle due tipologie e poi procedere alla loro progettazione. I lanci sono previsti per il 2027 e 2028.

Le missioni Explorers

Le missioni Explorers della NASA conducono indagini scientifiche mirate. L’intendo di base è lo sviluppo di strumenti che vadano a colmare alcune specifiche lacune scientifiche, e che possano classificarsi ugualmente come grandi missioni spaziali. Le proposte sono state selezionate in base al potenziale valore scientifico e alla fattibilità dei piani di sviluppo. Thomas Zurbuchen, amministratore associato per il Science Mission Directorate della NASA, ha dichiarato:

Il programma Explorers della NASA ha una tradizione orgogliosa di sostegno ad approcci innovativi per una scienza eccezionale. Queste selezioni mantengono la stessa promessa. Dallo studio dell’evoluzione delle galassie agli eventi esplosivi ad alta energia, queste proposte sono stimolanti per la loro portata e creatività nell’esplorare l’ignoto del nostro Universo.

La prossima fase della selezione: costi e richieste

I due team delle missioni selezionate per il programma Astrophysics Medium Explorer riceveranno ciascuno nella prossima fase 3 milioni di dollari, per condurre uno studio concettuale della missione della durata di nove mesi. I costi della missione che verrà infine scelta per essere sviluppata e lanciata nel 2027 sono limitati a 300 milioni di dollari ciascuno, escluso il prezzo del veicolo di lancio. Le proposte selezionate sono UVEX e STAR-X.

I due team di Explorer Mission of Opportunity selezionati riceveranno invece 750.000 dollari ciascuno, per condurre uno studio di attuazione della durata di nove mesi. I costi sono limitati a 80 milioni di dollari ciascuno per la missione che sarà lanciata nel 2028. Le proposte selezionate sono MoonBEAM e LEAP. Vediamo di seguito queste quattro missioni.

UltraViolet EXplorer (UVEX)

La missione UVEX condurrà un’indagine profonda dell’intero cielo in due bande di luce ultravioletta, per fornire nuove conoscenze sull’evoluzione delle galassie e sul ciclo di vita delle stelle. Sappiamo infatti che da terra non ci è possibile osservare nella banda dell’ultravioletto a causa dell’assorbimento dovuto all’atmosfera. Una missione spaziale dedicata è perciò fondamentale per conoscere nel dettaglio fenomeni cosmici su cui ancora gli scienziati si stanno interrogando.

La sonda, tra le altre cose, avrebbe la capacità di riorientarsi rapidamente per catturare la luce ultravioletta proveniente dall’esplosione che segue la fusione di stelle di neutroni. UVEX trasporterà uno spettrografo ultravioletto per lo studio dettagliato delle stelle massicce e delle esplosioni stellari. Il ricercatore principale del team che ha proposto la missione UVEX è Fiona Harrison del Caltech di Pasadena, California.

Survey and Time-domain Astrophysical Research Explorer (STAR-X)

La navicella STAR-X sarebbe in grado di ruotarsi rapidamente nello spazio, puntando un sensibile telescopio a raggi X a largo raggio e un telescopio ultravioletto, su sorgenti cosmiche transitorie. Ne sono un esempio le esplosioni di supernove e galassie attive. Anche la banda dei raggi X ci è preclusa da terra, ed è per questo che missioni come Chandra, XMM-Newton, IXPE sono state concepite e nuove missioni ancora partiranno per lo spazio nei prossimi anni.

Le indagini a raggi X profondi che STAR-X permetterebbe se fosse scelta, mapperebbero il gas caldo intrappolato in lontani ammassi di galassie. Combinate con le osservazioni a infrarossi del prossimo telescopio spaziale Nancy Grace Roman della NASA, queste osservazioni potrebbero tracciare il modo in cui gli ammassi massicci di galassie si sono formati nel corso della storia cosmica. Il ricercatore principale per STAR-X è William Zhang del Goddard Space Flight Center della NASA.

The Survey and Time-domain Astrophysical Research Explorer (STAR-X) is a spacecraft that would observe supernova explosions & active galaxies uniquely, by turning rapidly to point a sensitive wide field X-ray & ultraviolet telescope to the cosmic sources. pic.twitter.com/O23NCxWher

— Thomas Zurbuchen (@Dr_ThomasZ) August 18, 2022

Moon Burst Energetics All-sky Monitor (MoonBEAM)

Orbitando tra la Terra e la Luna, MoonBEAM vedrebbe quasi tutto il cielo in qualsiasi momento. Rileverebbe quindi la radiazione gamma proveniente da esplosioni cosmiche lontane, allertando rapidamente altri telescopi per studiarne la sorgente. Poiché, a causa della rapidità dell’esplosione e della lunghezza d’onda altamente energetica, è molto difficile per noi comprendere da dove provengano questi segnali, una missione di questo tipo sarebbe decisamente favorevole ad ampliare lo studio dei cosidddetti Gamma Ray Bursts (GRB).

MoonBEAM vedrebbe i raggi gamma prima o dopo rispetto ai telescopi sulla Terra o in orbita bassa, e gli astronomi potrebbero usare questa differenza di tempo per individuare la sorgente di raggi gamma nel cielo. Il ricercatore principale per MoonBEAM è Chiumun Michelle Hui, del Marshall Space Flight Center della NASA.

LargE Area burst Polarimeter (LEAP)

Montato sulla ISS, anche LEAP studierebbe i GRB, provenienti dai getti energetici di radiazione emessi durante la formazione di un buco nero nella fusione di oggetti compatti, come due stelle di neutroni.

In particolar modo, la radiazione gamma ad alta energia può essere polarizzata, ovvero vibrare in una particolare direzione. Comprenderne la polarizzazione permetterebbe di distinguere tra diverse teorie concorrenti sulla natura dei getti di particelle emessi da oggetti compatti. LEAP, un polarimetro sviluppato proprio con questo scopo, aiuterebbe a comprendere i GRB sotto quest’aspetto. Il ricercatore principale è Mark McConnell dell’Università del New Hampshire a Durham.

Programma Explorers: dalle missioni ai premi Nobel

Il Programma Explorers è il più antico programma continuo della NASA. Progettato per fornire un accesso frequente e a basso costo allo spazio, è gestito dalla NASA Goddard per la Science Mission Directorate.

Dal lancio di Explorer 1 nel 1958, che scoprì le fasce di radiazione terrestre, il Programma Explorers ha lanciato più di 90 missioni. Tra esse, le missioni Uhuru e COsmic Background Explorer (COBE), che hanno portato al conferimento di premi Nobel ai loro ricercatori.

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