Nel 2019, l’India ha tentato una impresa storica per il proprio settore spaziale: portare un lander e un rover sulla Luna. Si trattava della missione Chandrayaan-2, che avrebbe reso l’India la quarta Nazione a muovere un rover sul nostro satellite, un record importante che purtroppo non è stato realizzato. Il lander si è infatti schiantato sulla superficie per un problema al software di discesa. Dopo quattro anni, l’impresa sta per essere replicata, con una missione copia: Chandrayaan-3, che partirà il 14 luglio alle 11:05 italiane.
Chandrayaan-3 sarà una missione composta di tre diversi elementi:
- Un modulo orbitale, che fornirà propulsione e comunicazioni, di 2148 kg.
- Un lander di 1752 kg.
- Un rover di 26 kg.
Seguiremo in live, a partire dalle 9:30, la partenza di questa storica missione indiana, sui canali di Astrospace.it, mentre in questo approfondimento analizzeremo nel dettaglio gli obiettivi di missione e le differenze con la precedente missione.
La missione: composizione e timeline
La missione Chandrayaan-3 partirà dallo Satish Dhawan Space Centre, in particolare dalla rampa numero 2. Si tratta del sesto lancio in assoluto mai eseguito con il vettore LVM3-M4, e la quarta missione commerciale di questo lanciatore. Esso è il più potente a disposizione dell’India, in grado di lanciare fino a 10000 kg in orbita terrestre bassa. In questo caso il carico totale è di 3895 kg.
La missione Chandrayaan-3, come già introdotto, è composta di tre elementi: un modulo propulsivo di servizio, un lander e un rover. Il razzo porterà il vettore in orbita terrestre bassa, dove il lander si separerà dal secondo stadio 16 minuti dopo la partenza. Da qui inizieranno diverse orbite intorno alla Terra, con apogeo sempre più ampio, finché verrà riacceso il motore principale del modulo propulsivo per lasciare l’orbita terrestre dopo sei orbite.
A questo punto impiegherà circa un mese per raggiungere l’orbita lunare. Il modulo propulsivo rilascerà il lander ad una orbita circolare di circa 100 km, per poi immettersi in una traiettoria attorno alla Luna di 170 km x 36500 km. Da qui continuerà la sua missione scientifica per 3-6 mesi.
Il lander inizierà la sua sequenza di allunaggio dall’orbita circolare a 100 km di quota, un evento previsto per il 23-24 agosto.
Chandrayaan-3: gli obiettivi scientifici
Tutti e tre gli elementi che compongono la missione hanno degli obiettivi scientifici, sia il modulo orbitale, sia ovviamente il lander e il rover. Al contrario della precedente missione, che comprendeva anche un satellite da lasciare in orbita attorno alla Luna, l’orbiter avrà funzioni minori.
L’orbiter o modulo propulsivo
L’orbiter non è un vero e proprio satellite, ma un modulo propulsivo dotato di un esperimento scientifico e di un sistema di comunicazioni. Sarà esso a dover collegare il lander sulla superficie con il centro di controllo a Terra. Verrà usato l’orbiter della missione Chandrayaan-2, ancora funzionante, come ponte radio di backup. Il modulo propulsivo ha una massa totale di 2145.01 kg, propellente compreso.
A bordo di esso è stato montato comunque un esperimento scientifico, chiamato Spectro-polarimetry of HAbitable Planet Earth (SHAPE). Quest’ultimo, dall’orbita lunare dove si troverà il modulo di servizio, osserverà la Terra, studiando la polarizzazione della luce riflessa dal nostro pianeta. Questo studio servirà a caratterizzare come viene emessa e riflessa luce da un pianeta abitato, in modo da ricercare tracce simili in esopianeti all’esterno del sistema solare.
Il lander e il rover
Il lander pesa un totale di 1749.86 kg, compreso il carico del rover. Riesce a produrre 738 W di potenza elettrica, che sarà necessaria ad alimentarlo per 14 giorni. Non è infatti previsto che il lander sopravviva alla notte lunare. A bordo sono presenti tre diversi strumenti:
- RAMBHA-LP (Langmuir Probe): è uno strumento che misurerà il plasma (gas ionizzato) intorno al sito di allunaggio.
- ChaSTE (Chandra’s Surface Thermo-Physical Experiment): misurerà le temperature superficiali.
- ILSA (Instrument for Lunar Seismic Activity): un sismografo per misurare l’attività della crosta lunare e della zona sottostante il sito di allunaggio.
Il lander, nonostante la suite di strumenti scientifici, è principalmente un dimostratore tecnologico. Dovrà infatti dimostrare diverse tecnologie necessarie all’allunaggio, come il software di navigazione, il sistema propulsivo e le gambe di atterraggio. Queste tecnologie saranno necessarie per aprire l’India ad una esplorazione lunare più ambiziosa per i prossimi anni.
Una delle dimostrazioni tecnologiche più importanti sarà anche il rilascio del rover, di soli 26 kg. Per farlo si aprirà una piccola rampa, da cui il rover scenderà sulla superficie in autonomia. Anche lui è programmato per muoversi per un massimo di 14 giorni, e userà il lander come ponte di comunicazione con il modulo propulsivo in orbita. Non sarà quindi indipendente nelle comunicazioni. Il rover produrrà in autonomia energia, grazie ad un pannello solare che genererà 50 W di potenza elettrica. A bordo sono presenti:
- APXS (Alha Particle X-Ray Spectrometer): studierà la composizione chimica e mineralogica della superfice.
- LIBS (Laser Induced Breakdown Spectroscope): analizzerà le rocce alla ricerca di elementi come manganese, alluminio, silicio, titanio e ferro.
Le differenze con la missione Chandrayaan-2
Questa missione è stata pensata come una replica della precedente, sviluppata con diverso hardware di backup pensato per la missione numero 2. Il lancio che avverrà il 14 luglio è infatti in ritardo di diversi mesi sulla tabella di marcia, complice ovviamente la pandemia, che ha colpito l’India in modo abbastanza pesante. Nonostante questo, sono state apportate diverse modifiche rispetto alla precedente missione, principalmente per evitare un fallimento simile e correggere quello che non è andato bene. Ecco le principali.
La principale modifica è ovviamente l’eliminazione dell’orbiter, dato che quello precedente funziona ancora. Al suo posto è presente il modulo di propulsione. Le altre modifiche sono state effettuate al lander.
- La velocità massima a cui il lander può impattare con la superficie è stata alzata da 2 m/s a 3 m/s. Il mezzo sarà in grado di allunare anche in scenari non previsti, e avrà una tolleranza di sopravvivenza generalmente maggiore. Questo nonostante la sua massa sia aumentata di oltre 250 kg.
- Il lander monterà un Laser Doppler Velocimeter, una specie di lidar in grado di misurare la velocità e la distanza dalla superficie in tempo reale. Non è stato comunicato quanto questi dati permetteranno al lander di modificare la sua traiettoria in tempo reale.
- Il software, che ha causato il fallimento della missione numero due, è stato aggiornato e reso più “robusto”.
- I motori alla base del lander sono quattro invece di cinque. Il motore centrale è stato sostituito, ma questi quattro potranno accendersi in modalità diverse: a coppie, singolarmente, o tutti e quattro assieme.
- È aumentata la superficie coperta da pannelli solari. Questo aumenterà la produzione di energia e permetterà di sopravvivere in caso l’allunaggio porti ad una orientazione del lander non ottimale. È aumentata anche la capacità delle batterie, come la quantità di propellente a bordo.
- Sono presenti tre antenne invece che una, per garantire migliori comunicazioni con la Terra, e per maggiore ridondanza.
- Ci sono due camere LHDAC (Lander Hazard Detection and Avoidance Cameras) invece che una sola e sono state aggiunte due piccole telecamere standard sui lati.
