La polvere lunare ad alta velocità potrebbe offuscare il futuro delle missioni umane sulla Luna

L’atterraggio di persone sulla Luna è disordinato – una lezione che gli astronauti dell’Apollo hanno imparato nel modo più duro. L’uso di un motore a razzo per far scendere un grande veicolo spaziale sulla superficie lunare solleva un sacco di polvere in rapido movimento che può viaggiare in lungo e in largo, in grado di colpire e persino danneggiare i veicoli spaziali sulla Luna e intorno ad essa. È un problema che alcuni ingegneri dicono che dobbiamo affrontare ora, soprattutto se vogliamo far atterrare più persone sulla Luna entro il prossimo decennio.

Gli esploratori spaziali devono ringraziare l’ambiente unico della Luna per questo effetto collaterale di polvere. Il nostro vicino lunare è grande circa un quarto della Terra e ha un sesto della gravità del nostro pianeta. Manca anche un’atmosfera, il che rende facile per i piccoli oggetti navigare sulla superficie per un po’ di tempo prima di tornare giù. Quindi, se si punta un motore a razzo sulla Luna per un lungo periodo di tempo – cosa che in genere è necessario fare per far scendere qualcosa sulla superficie – si può facilmente accelerare lo sporco lunare a velocità di migliaia di metri al secondo, mandandolo a centinaia di chilometri di distanza.

La manciata di atterraggi Apollo condotti negli anni ’60 e ’70 non erano abbastanza potenti o frequenti da causare panico per questa polvere calciata. Ma ora la NASA vuole tornare sulla Luna, questa volta per rimanerci. Mantenere una presenza umana prolungata sulla superficie lunare richiederà molti atterraggi, per trasportare persone, merci, habitat e altro sulla Luna. Senza grandi cambiamenti nelle infrastrutture, questo aumenterà la possibilità di sollevare polvere che potrebbe danneggiare le navicelle intorno alla Luna, i siti storici dell’Apollo, o anche la base lunare che la NASA vuole costruire e mantenere. Potrebbe anche portare a tensioni tra le nazioni che hanno veicoli spaziali l’uno vicino all’altro.

“C’è il potenziale per un serio conflitto internazionale a causa di questo”, dice Phil Metzger, un fisico planetario dell’Università della Florida Centrale che lavorava alla NASA studiando gli effetti delle esplosioni dei razzi sui corpi planetari.

La polvere lunare si è rivelata un po’ un incubo per gli astronauti dell’Apollo. Per prima cosa, si attaccava a tutto. Gli astronauti si sono ritrovati la polvere su tutte le tute, il che ha degradato il materiale nel tempo. Le particelle hanno anche sporcato molte delle attrezzature che gli astronauti stavano usando, tra cui telecamere, radiatori, pulsanti e altro. E la polvere soffiata durante la discesa sulla superficie lunare ha reso difficile per gli astronauti vedere dove stavano andando. “Penso che probabilmente uno degli aspetti più aggravanti e limitanti dell’esplorazione della superficie lunare sia la polvere e la sua aderenza a qualsiasi tipo di materiale, sia esso pelle, tuta, metallo, non importa cosa sia”, ha detto l’astronauta Gene Cernan dell’Apollo 17 durante un debriefing dopo la missione nel 1973. Occuparsi di questa sporcizia sarà una grande seccatura per le future missioni di esplorazione lunare – soprattutto se vogliamo mettere degli habitat lassù.

Anche prima che le persone escano dalla porta di un lander lunare, la polvere sarà un problema, a partire dal secondo in cui il motore di atterraggio si accende. Qui sulla Terra, se si puntasse un motore a razzo contro un mucchio di polvere, ghiaia e rocce, la spessa atmosfera dell’aria che circonda il nostro pianeta rallenterebbe prima le particelle più piccole, mentre le particelle più grandi taglierebbero la resistenza del vento e percorrerebbero le distanze maggiori. Sulla Luna, è il contrario. Non c’è aria che circonda la superficie lunare, solo il vuoto. Quindi, se un gruppo di particelle venisse accelerato ad alta velocità, le particelle più piccole viaggerebbero più velocemente e alle distanze maggiori, mentre le rocce più grandi verrebbero presto abbattute dalla debole gravità della Luna.

Questo è esattamente ciò che accade quando si usa un motore a razzo per scendere sulla superficie lunare. Grazie a ciò che abbiamo imparato dalle missioni Apollo, gli ingegneri hanno scoperto che un grande lander delle dimensioni del modulo lunare Apollo – capace di sputare gas a circa 2.400 metri al secondo – può spingere rocce e particelle grandi come ghiaia fino a 10-100 metri al secondo, inviandole a distanze enormi (fino a sei campi da calcio). Ma le polveri sottili e la sabbia possono sfrecciare fino a 1.000 metri al secondo, spingendole a centinaia di chilometri di distanza – o addirittura distribuendole su tutta la Luna.

Qualunque macchinario nel percorso di queste particelle ad alta velocità potrebbe subire qualche serio scoppio o danno. “Potrebbe rovinare un veicolo spaziale in orbita intorno alla Luna, se solo capita di essere nel posto sbagliato al momento sbagliato”, dice Metzger. Gli astronauti dell’Apollo 12 hanno visto questo effetto quando sono scesi sulla Luna nel novembre del 1969. Atterrarono deliberatamente vicino a una sonda robotica chiamata Surveyor 3 che la NASA aveva fatto atterrare sulla Luna nel 1967. Quando portarono con sé pezzi della sonda sulla Terra, i ricercatori scoprirono che il Surveyor 3 era stato completamente sabbiato dalla polvere dell’atterraggio.

“Possiamo vedere le particelle di suolo lunare penetrate in profondità nella superficie su tutto il Surveyor”, dice Metzger, che ha guidato un team che ha studiato parti della sonda Surveyor 3 tornata dall’Apollo 12. “

Il problema potrebbe peggiorare ulteriormente quando la NASA cercherà di rimandare l’uomo sulla Luna, poiché alcuni dei lander proposti da aziende private come Blue Origin, Lockheed Martin e SpaceX sarebbero molto più grandi di quelli dell’Apollo. Il risultato di tutti questi lander che atterrano sulla Luna: ancora più polvere e grandi particelle soffiate fuori a velocità più elevate.

“Sarà ancora peggio”, dice Metzger. “Sarà roba delle dimensioni della sabbia che verrà soffiata completamente fuori dalla Luna nell’orbita intorno al Sole. Le particelle più grandi come la ghiaia saranno disperse a distanze maggiori”. Logisticamente, questa potrebbe essere una cattiva notizia per qualsiasi futuro habitat che la NASA o altre agenzie spaziali potrebbero voler costruire sulla Luna. “Se atterri troppo vicino al tuo avamposto, potrebbe essere come colpire il tuo avamposto con ghiaia che viaggia alla velocità dei proiettili”, dice Metzger.

È anche un problema di conservazione storica. Gli archeologi spaziali sono interessati a mantenere i siti di atterraggio dell’Apollo il più incontaminati possibile, per poterli studiare in futuro. “C’è ancora molto da imparare archeologicamente da questi primi siti”, dice a The Verge Beth O’Leary, archeologa spaziale alla New Mexico State University. Per esempio, O’Leary è interessata a confrontare potenzialmente la tecnologia dei primi veicoli spaziali robotici sovietici che sono atterrati sulla Luna con i primi veicoli spaziali di fabbricazione americana, ma questo può essere fatto solo se le parti rimangono le stesse di quando sono atterrati negli anni ’60.

“Si potrebbe fare solo guardando gli artefatti del sito in ,” dice O’Leary. “Perché quando si toglie qualcosa, si può registrare, si può conservare in un museo, ma si toglie l’integrità del sito.”

Inoltre, O’Leary non è solo preoccupato degli artefatti hardware, ma anche delle caratteristiche che gli astronauti dell’Apollo hanno lasciato sul terreno – in particolare le loro impronte lunari. “Qualsiasi cosa che sia una caratteristica sulla Luna rischia davvero di essere disturbata dal vento, da qualsiasi tipo di forza erosiva”, dice O’Leary. “E il modo in cui i veicoli spaziali in futuro potrebbero atterrare, o dove atterrerebbero, li cancellerebbe essenzialmente.”

Un modo per preservare tutti questi veicoli e macchinari è quello di atterrare abbastanza lontano in modo che il prezioso hardware rimanga intatto. Ma i ricercatori non conoscono la migliore distanza minima. Nel 2011, Metzger e un team di ricercatori hanno tentato di elaborare delle linee guida su quanto lontano dai siti Apollo altre entità dovrebbero atterrare, al fine di causare il minor danno possibile. Il team ha stabilito una distanza di 2 chilometri, ma Metzger dice che il numero è arbitrario – non c’è davvero una distanza minima di sicurezza. Dal momento che i lander hanno il potenziale di disperdere la polvere a livello globale, tutto dipende da quanto danno è considerato “ok”. I robot lunari possono gestire una certa quantità di bombardamento – infatti, la polvere interplanetaria cade sulla Luna tutto il tempo – ma non è chiaro quando il danno diventa una responsabilità.

“Ad una certa distanza, la quantità di danno che si sta per causare sarebbe trascurabile rispetto a ciò che la natura sta facendo”, dice Metzger. “Ma non siamo abbastanza intelligenti per capire quale sia questa distanza”.

Per alleviare il rischio di danni, Metzger dice che la NASA e altre società commerciali dirette sulla Luna devono prendere seriamente in considerazione la realizzazione di piattaforme di atterraggio sulla superficie lunare prima che gli atterraggi diventino routine. Ma anche questa soluzione presenta delle insidie. Portare su una piattaforma di atterraggio prefabbricata in metallo da installare sulla superficie richiederebbe enormi quantità di carburante e grandi somme di denaro. Un’altra opzione è quella di usare microonde o altri strumenti riscaldati per fondere il suolo lunare in una superficie piatta, ma questo richiede l’uso di tecnologia sperimentale.

Alla fine, qualsiasi opzione di pad di atterraggio sta per richiedere nuove tecnologie sofisticate, e può rendere le missioni lunari più complesse e costose. Dati i costi già elevati delle missioni di ritorno dalla Luna, è molto probabile che la NASA e altre compagnie commerciali possano saltare questo passo. Ecco perché Metzger sostiene che è ora che i paesi si mettano d’accordo sul fatto che i danni ai loro veicoli spaziali lunari saranno una possibilità molto reale.

Oltre ai siti Apollo degli Stati Uniti, Cina e Russia hanno entrambi inviato robot sulla Luna, e altri paesi, tra cui India e Giappone, hanno fatto precipitare veicoli spaziali sulla superficie lunare. Questi veicoli, o i loro resti, potrebbero trovarsi sulla linea di fuoco, non importa dove un grande lander umano si poserà. “Penso che dobbiamo avere un accordo internazionale che ci permetta di sabbiare l’hardware dell’altro”, dice Metzger. “Se non possiamo essere d’accordo su questo, allora significa che non si può atterrare in certi posti sulla Luna. E questo significa che i paesi saranno in grado di rivendicare un territorio effettivo.”

Gli Stati Uniti sono ancora lontani molti anni prima che gli esseri umani viaggino da e verso la Luna con regolarità, quindi c’è ancora molto tempo per pensare a questo prima che sorgano tensioni internazionali. Ma se la NASA e l’industria spaziale privata sono davvero serie riguardo all’andare sulla Luna per restarci, queste organizzazioni avranno bisogno di familiarizzare molto con le particelle che ricoprono la superficie lunare. Perché i loro veicoli spruzzeranno polvere lunare su tutta la Luna, che lo vogliano o no.