Dopo mesi di discussioni, le agenzie spaziali dietro il Lunar Gateway hanno deciso come la stazione spaziale orbiterà intorno alla Luna. La NASA e l'ESA stanno sviluppando congiuntamente il Lunar Gateway e il percorso orbitale che seguirà attorno alla Luna è una parte fondamentale della progettazione della missione. Influirà su tutti gli aspetti vitali della missione, incluso il modo in cui i veicoli spaziali si incontreranno e atterreranno alla stazione.
La NASA e l'ESA hanno deciso quella che viene chiamata un'orbita di alone quasi rettilinea (NRHO). Ciò significa che il Gateway seguirà un'orbita eccentrica attorno alla Luna. A volte, sarà vicino a 3.000 km dalla superficie lunare, e altre volte sarà a 7.000 km di distanza.
'Trovare un'orbita lunare per il gateway non è cosa banale', ha affermato Markus Landgraf, analista di architettura che lavora con le attività di esplorazione umana e robotica dell'ESA, in un comunicato stampa .
L'orbita Lunar Gateway ruoterà insieme alla Luna. Si chiama orbita dell'alone, perché vista dalla Terra, sembra un alone attorno alla Luna.
L'NRHO del Gateway è un ciclo di sette giorni. Ogni sette giorni farà il suo avvicinamento più vicino alla Luna. Ciò significa che ogni sette giorni c'è una finestra per il lancio dalla stazione alla superficie lunare e anche una finestra per il ritorno alla stazione.
L'NRHO fa uso di punti gravitazionalmente bilanciati che esistono nel Sistema Solare. A causa dell'interazione tra la Terra e la gravità della Luna, il Lunar Gateway può sedersi in questa orbita dell'alone, quasi come se fosse catturato intrappolato dalla gravità dei due corpi.
La stabilità di questi punti nello spazio è ideale per missioni a lungo termine come il Gateway. Non è perfetto, perché nel tempo diventerà instabile. Ma non ci vorrà molta energia per correggerlo.
'Se vuoi rimanere lì per diversi anni, l'orbita dell'alone quasi rettilinea è leggermente instabile e gli oggetti in questa orbita hanno la tendenza ad allontanarsi', ha affermato Landgraf.
L'orbita determina anche alcuni aspetti del design del Gateway. Ma poiché è modulare, c'è molta flessibilità.
Il concetto di configurazione del gateway. Credito immagine: NASA
Un aspetto chiave della scelta delle orbite è l'energia.
Per sfuggire alla Terra, le navicelle spaziali hanno bisogno di molta energia. Una volta che un'astronave arriva sulla Luna, deve liberarsi di quell'energia per atterrare in sicurezza. Ciò significa trasportare abbastanza carburante e propulsori per rallentare se stesso. Quindi, quando è il momento di tornare sulla Terra, ha di nuovo bisogno di una grande spinta di energia. Il Lunar Gateway cambierà questo.
'Nel volo spaziale umano non voliamo con un singolo veicolo spaziale monolitico', spiega Florian Renk, Mission Analyst nella Flight Dynamics Division dell'ESOC. “Invece voliamo a pezzi, mettendo insieme parti nello spazio e presto sulla superficie della Luna. Alcune parti le lasciamo alle spalle, altre le riportiamo indietro: le strutture sono in continua evoluzione'.
Il punto chiave è l'energia che deve essere lavata per atterrare sulla Luna. Attraccando al Gateway in movimento, un veicolo spaziale può lasciare alcune parti di se stesso al Gateway e risparmiare parte di quell'energia. Ci vuole molta meno energia per lanciarsi dal Gateway alla Luna e ritorno, rispetto a quella necessaria per lanciarsi dalla Terra alla Luna e ritorno.
Ciò significa che un viaggio sulla Luna e ritorno non richiederà un enorme razzo come il Saturn V che ha portato gli astronauti dell'Apollo sulla Luna. Razzi molto più piccoli come l'Ariane possono fare il lavoro. In un certo senso, il Gateway sarà come una banca di energia che offre alle missioni sulla Luna molta più flessibilità ed efficienza.
Il massiccio razzo Saturn V lancia la missione Apollo 11 sulla Luna il 16 luglio 1969. Il Lunar Gateway significherà che le missioni sulla Luna possono essere lanciate con razzi molto più piccoli. Immagine: NASA
Il Lunar Gateway permanente in questa orbita intorno alla Luna sarà un punto di sosta per l'esplorazione lunare. Le parti possono essere lasciate indietro, raccolte e assemblate. Dopo il decollo dalla Luna, sarà necessaria solo una manovra moderata per rallentare un veicolo spaziale in visita per incontrarsi con il Gateway.
Lunar Gateway sarà costruito nel corso del 2020 non solo come area di sosta per missioni sulla Luna, sia con equipaggio che robotica, ma sarà anche un laboratorio scientifico. Si baserà anche sulla nostra comprensione dei viaggi spaziali e sarà un passo verso l'esplorazione di Marte. Possiamo accumulare scorte lì per viaggi su Marte o altre possibili destinazioni più profonde nel Sistema Solare. Poiché è stato rimosso dal campo magnetico terrestre, è un buon posto per testare tecnologie che non possono essere testate sulla ISS o in prossimità della Terra.
'I nostri analisti ed esperti di dinamiche di volo forniscono supporto a una gamma completa di missioni, comprese alcune delle più complesse ed emozionanti come il Gateway lunare', ha affermato Rolf Densing, Direttore delle Operazioni dell'ESA. 'Non vediamo l'ora di vedere realizzato questo ambizioso impegno internazionale'.