I ricercatori dell’University of Illinois Urbana-Champaign hanno sviluppato uno strumento per misurare la densità della polvere che si solleva quando i propulsori dei lander interagiscono con le superfici planetarie, durante la fase di atterraggio.
Poiché le fotocamere e altre apparecchiature ottiche non offrono misurazioni precise, in quanto “accecate” da dense nubi di polvere, questo strumento, che è un interferometro radar a onde millimetriche, offre una migliore alternativa per analizzare con precisione polvere e detriti.
Per un’applicazione lunare, lo strumento potrebbe essere montato tra le gambe del veicolo spaziale o utilizzato durante il processo di discesa. In questo modo, potrebbe raccogliere dati di interazione con la nube di polvere prima che il veicolo spaziale atterri. Il ricercatore Nicolas Rasmont ha affermato:
Esistono altre tecniche di misurazione, ma il nostro strumento è applicabile alle nubi di particelle che sono troppo dense per le misurazioni ottiche, ma troppo sottili per le tecniche multifase opache all’avanguardia come i raggi X o la risonanza magnetica. È anche capace di effettuare diverse migliaia di misurazioni al secondo.
Il progetto è stato supportato dalla NASA attraverso una borsa di studio FINESST (Future Investigator in Earth and Space Science and Technology).
L’intuizione dell’interferometro radar
Lo strumento scientifico prende il nome di Radar Interferometry For Landing Ejecta (RIFLE) e il suo sviluppo è iniziato quattro anni fa, nel 2020. Come affermato da Rasmont, l’interferometro radar genera onde di lunghezza d’onda pari a 3.8 mm.
RIFLE si basa sulla tecnologia radar Fully-integrated frequency Modulated Continuous-Wave (FMCW), che opera tra 77 e 81 GHz. L’onda viaggia attraverso la densa nuvola di particelle alzata dai propulsori dei lander al momento dell’atterraggio sulla superficie di un pianeta. Dopo aver viaggiato attraverso la nuvola di particelle, l’onda viene riflessa e nuovamente catturata dall’interferometro che ne rileva le particelle e la loro concentrazione.
Nonostante l’interferometria radar sia ampiamente utilizzata nel telerilevamento, secondo Rasmont RIFLE è il primo progetto in cui si applica l’interferometria radar a dense nubi di particelle per la dinamica dei fluidi.
I test all’interferometro
Per avere la certezza che l’interferometro funzionasse, il team ha condotto un esperimento per misurare il time-on-flight (tempo di volo) tra l’emettitore e il ricevitore per “un’ostruzione nota” utilizzando una tecnica ottica.
I ricercatori hanno utilizzato un diaframma a fessura per generare una sottilissima cortina di concentrazione nota (già stabilita dal team) di polvere, una fotocamera e una fonte luminosa. La fotocamera può vedere le ombre delle particelle. Con un ingrandimento piuttosto elevato, é possibile notare le singole particelle e annoverarne le ombre.
Conoscendo infine la concentrazione di una singola cortina composta di polvere, è possibile aggiungerne altre al fine di ottenere un’unica nuvola di particelle, di concentrazione e misura note, da analizzare.
Uno strumento utile nel caso della regolite lunare
La superficie della Luna è frutto di numerosi processi di alterazione spaziale. Si tratta di collisioni di micrometeoroidi, sputtering del vento solare e radiazioni dei raggi cosmici. La parte più fine della regolite lunare, di dimensione di diverse decine di micron, è comunemente chiamata polvere lunare.
Proprio questa ha causato difficoltà durante le missioni Apollo con equipaggio secondo le descrizioni degli astronauti. La polvere lunare dunque rappresenta, dal principio dell’esplorazione selenica, un pericolo significativo durante le missioni con equipaggio. Potrebbe questo interferometro radar “rivoluzionare” l’approccio all’allunaggio nel prossimo futuro? La risposta é sì!
Questo perchè una volta in prossimità della superficie, il pennacchio di gas supersonico proveniente dai propulsori del lander alza una grande quantità di regolite. Questa espulsione di polvere frutto dello scioglimento dello strato solido superficiale è in grado di causare abrasioni, otturazioni di hardware circostante, riduzione della visibilità per gli astronauti. E in ultima, anche compromissioni dei sensori di atterraggio, con conseguente pericolo di perdita di vite umane.
Poter contare su uno strumento di questo tipo da affiancare ad altri strumenti scientifici di test permetterebbe di comprendere ancora meglio come il sollevamento di polvere lunare funzioni. Inoltre, offrirebbe la possibilità di studiare meglio la composizione e le zone in cui si concentra maggiormente e per quali condizioni.
Averlo a disposizione per le prossime missioni lunari potrebbe fare davvero la differenza per creare, in sicurezza, quella sostenibilità sulla Luna che tanto ardentemente attendiamo.
L’intero studio aggiornato può essere visionato qui.
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