Gli asteroidi, questi frammenti di pianeti in orbita nel sistema solare, ci hanno affascinato e spaventato dall’alba dei tempi. Anche se probabilmente all’origine della scomparsa dei dinosauri, sono soprattutto testimoni essenziali della formazione del sistema solare. Tengono grandi segreti sulla genesi del nostro pianeta e sull’aspetto della vita.
L’esplorazione degli asteroidi è molto recente: per molto tempo, l’unica informazione che abbiamo potuto raccogliere proveniva dalla quantità infinitesimale di materia che arrivava sulla terra tramite i meteoriti. Le missioni intese a sondare questi piccoli corpi celesti sono ora nelle notizie scientifiche. Gli obiettivi di queste esplorazioni sono molti, ma presentano particolari sfide tecniche che le rendono attraenti per coloro che vi partecipano.
Asteroidi, quezaco?
Iniziamo con un piccolo ritratto di questa famiglia molto speciale. Gli asteroidi sono piccoli corpi celesti inerti che orbitano attorno al sole. Sono composti principalmente da rocce e metalli. Vicino alle comete, queste ultime si distinguono per la significativa presenza di ghiaccio e una caratteristica coda.
La maggior parte degli asteroidi si trova nella fascia principale degli asteroidi, tra Marte e Giove. Alcuni asteroidi “dissidenti” attraversano l’orbita terrestre. Un’altra piccola popolazione di asteroidi che prende il nome dagli eroi della guerra di Troia, gli asteroidi di Troia, chiamano l’orbita di Giove casa. Infine, l’ultima popolazione evolve oltre l’orbita di Nettuno, all’interno di quella che viene chiamata la fascia di Kuiper.
Il primo asteroide (Cerere) fu scoperto per errore all’inizio del XIX secolo. Chiamati inizialmente “piccoli pianeti”, molti asteroidi furono scoperti nei due secoli successivi. Tuttavia, gli asteroidi interessano poco alle missioni esplorative internazionali: salvo rare eccezioni, solo alla fine degli anni ’90 le missioni sono state dedicate a loro. Si tratta inoltre di sorvoli piuttosto opportunistici e brevi durante un viaggio verso altri oggetti: la sonda Rosetta in rotazione verso la cometa Churuymov-Gerasimenko ha così sorvolato due asteroidi.
Comprendere la formazione del sistema solare
Recentemente, sono state definite missioni spaziali appositamente per studiare alcuni asteroidi. Mirano principalmente agli asteroidi carboniosi di tipo primordiale, considerati testimoni della formazione del sistema solare… ma anche degli inizi della vita sulla Terra, che gli asteroidi potrebbero aver seminato.
Pertanto, le missioni giapponesi Hayabusa e poi Hayabusa 2 sono particolarmente interessate alle origini dell’acqua e della vita sulla Terra. L’asteroide Ryugu è stato così sondato al fine di riportare sulla Terra (fine 2020) campioni di materia carboniosa e idrata, per la prima volta nella storia. Ampie analisi effettuate in molti laboratori internazionali sveleranno presto alcuni dei segreti della formazione del sistema solare.
La missione americana Osiris-Rex gemellata con Hayabusa2 è una missione di raccolta di campioni simile su un asteroide carbonioso. Anche le due missioni e la comunità scientifica internazionale lavorano in stretta collaborazione e le sfide incontrate vengono affrontate insieme.
Questo obiettivo di comprendere la formazione del sistema solare è condiviso anche dalla missione americana Lucy, lanciata il 16 ottobre 2021 e ora in viaggio verso gli asteroidi troiani per una missione di oltre 10 anni. Si prevede di studiare 6 asteroidi (di cui un doppio), al fine di confermare o modificare la teoria del modello di Nice. Questo scenario che descrive la formazione e l’evoluzione del Sistema Solare spiega in particolare il massiccio bombardamento tardivo della Luna così come la formazione della fascia di Kuiper da una grande riorganizzazione del Sistema Solare, e in particolare lo spostamento dei pianeti giganti.
Missioni di difesa planetaria
Se consideriamo che le attività di estrazione di materiali rari sugli asteroidi sono attualmente utopiche ed eticamente discutibili, rimane un altro grande interesse nello studio degli asteroidi: la difesa planetaria.
Da diversi anni le agenzie spaziali stanno lavorando a soluzioni da considerare se, in futuro, un asteroide vicino alla Terra diventerà un rischio per la Terra. Gli umani hanno i mezzi per non diventare i prossimi dinosauri e siamo lontani da uno scenario di Armageddon. Infatti, è ora possibile prevedere le orbite degli asteroidi più pericolosi. In caso di comprovato rischio, le agenzie spaziali avranno il tempo di studiare le migliori soluzioni tecniche senza l’intervento umano kamikaze. Va ricordato che il rischio sulla scala di una vita è pressoché irrilevante, si tratta soprattutto di anticipare e migliorare i modelli fisici per essere pronti in caso di necessità.
La sonda DART è stata lanciata dalla NASA il 24 novembre. Dopo una fase di osservazione, si schianterà volontariamente sulla superficie del piccolo asteroide Dimorphos in orbita attorno all’asteroide Didymos alla fine di settembre 2022. L’obiettivo di questa missione è valutare la modifica dell’orbita dell’asteroide causata da questo impatto, al fine di migliorare e dimensionare possibili future missioni di deflessione di oggetti mediante impattatore cinetico.
Questa missione americana fa parte di un programma più ampio che coinvolge Europa e Francia. Infatti, la missione partner HERA
Le sfide tecniche dell’esplorazione di asteroidi
Gli asteroidi rappresentano una sfida tecnica continua per le squadre che li stanno preparando. Sono queste sfide e le preziose informazioni che possono portarci a fare il sale di questa particolare esplorazione.
La loro bassa gravità è un prezioso alleato, in quanto consente di raccogliere campioni di materia extraterrestre e riportarli sulla Terra senza incorrere nello spinoso problema di estrarre gravità dal corpo visitato. Un’impresa che siamo ancora lontani dal riuscire a realizzare con campioni provenienti dai pianeti: ad esempio nessun campione è stato riportato da Marte, i ricercatori si sono dovuti accontentare di analisi effettuate in loco da robot meno potenti di quelli disponibili nei laboratori terrestri.
Tuttavia, con questo vantaggio di bassa gravità arrivano molte sfide. In effetti, questo rende impossibile metterti effettivamente in orbita per osservare il corpo celeste. È quindi necessario prevedere molte manovre a volte complesse e ad alto consumo di carburante durante le fasi di avvicinamento, osservazione e mappatura a distanza. Allo stesso modo, è molto difficile atterrare in superficie e rimanervi ancorati.
L’atterraggio è quindi molto complicato da preparare, soprattutto perché il sito di atterraggio viene selezionato in ritardo perché l’asteroide bersaglio è per definizione poco noto (forma e gravità, aspetto della superficie, composizione, densità, ecc.). È quindi impossibile pianificare le operazioni nel dettaglio e spesso si tratta di fare ipotesi e determinare le probabilità di azione… tenendo conto degli imprevisti che non mancano di manifestarsi.
Un’altra caratteristica di queste missioni verso destinazioni molto lontane è un tempo di preparazione e di crociera molto lungo. Pertanto, il satellite Lucy impiegherà più di 6 anni per raggiungere gli asteroidi troiani e la missione Hayabusa2 è ripartita per un viaggio di 10 anni prima di raggiungere l’asteroide selezionato per l’estensione della sua missione. Ciò richiede il coinvolgimento delle squadre di terra a lungo termine, il che rappresenta una notevole sfida umana. Fortunatamente, questa crociera viene spesso utilizzata per finire di sviluppare il software a bordo del satellite, gli strumenti a terra necessari per le operazioni a destinazione e per addestrare le squadre.
Infine, la grande distanza dell’oggetto dalla Terra aumenta il tempo di percorrenza del segnale (spesso superiore a mezz’ora) e richiede l’uso di relè di comunicazione. Le interazioni con Terres vengono quindi ridotte, e le decisioni in caso di imprevisti devono essere prese rapidamente e con pochi dati, come è avvenuto per il lander franco-tedesco MASCOT sulla superficie di Ryugu nell’ottobre 2018.
L’elemento dell’inaspettato, del mistero e del rischio insito in queste operazioni di esplorazione di asteroidi è spesso parte delle profonde motivazioni della comunità tecnica e scientifica coinvolta. I numerosi vantaggi, sia scientifici che tecnici, di questi piccoli oggetti, esclusi dalla formazione del sistema solare, sono all’origine dell’attuale entusiasmo per queste missioni spaziali che, nonostante tutto, rimangono poco costose. Il rapidissimo sviluppo delle tecnologie consente ora di prevedere missioni ancora più lontane, aprendo nuove prospettive per l’esplorazione di asteroidi e persino di comete.
Autore
Aurelie Moussi-Soffys, Centro nazionale per gli studi spaziali (CNES)
