Rendering artistico del lander Blue Ghost di Firefly sulla superficie lunare. (Credito immagine: Firefly Aerospace)
La prima missione di Firefly Aerospace sulla luna è pronta per il lancio nelle prime ore del mattino del 15 gennaio. Il lander lunare Blue Ghost dell’azienda condivide un vano di carico con un’altra missione sulla superficie lunare, la sonda Resilience della compagnia privata giapponese ispace. I due verranno lanciati su un razzo SpaceX Falcon 9, con decollo previsto non prima di mercoledì, alle 1:11 a.m. ET (0611 GMT), dal Launch Complex-39B presso il Kennedy Space Center (KSC) della NASA in Florida.
La Missione 1 di Blue Ghost, che Firefly ha chiamato Ghost Riders in the Sky, è stata selezionata attraverso il programma Commercial Lunar Payload Services (CLPS) della NASA. Il programma CLPS contratta aziende per consegnare scienza e carichi utili della NASA sulla superficie lunare, principalmente a supporto del programma Artemis dell’agenzia per riportare gli astronauti sulla superficie lunare. “Stiamo facendo questo per sfruttare l’innovazione tecnica e l’imprenditorialità che vediamo nell’industria privata americana per raggiungere obiettivi pubblici,” ha detto Joel Kearns, Amministratore Associato della Direzione della Missione Scientifica della NASA, durante un briefing sulla missione lo scorso mese.
Un totale di 10 carichi utili della NASA, più di qualsiasi missione CLPS fino ad oggi, stanno volando su Ghost Riders in the Sky, e includono dimostrazioni di scienza e tecnologia per testare le condizioni in ogni fase del viaggio del lander lunare tra l’orbita terrestre e la superficie lunare. Prima di arrivare in orbita lunare, esperimenti sul lander Blue Ghost misureranno le particelle del vento solare nel campo magnetico terrestre, testeranno hardware per computer resistenti alle radiazioni e utilizzeranno satelliti GPS esistenti per la navigazione intorno alla luna. Una volta sulla superficie lunare, una serie di altre attrezzature continuerà la missione di Blue Ghost con analisi del regolite, del flusso di calore e della conducibilità elettrica sotto la superficie lunare, oltre a testare l’uso di una corrente elettrica per pulire i componenti delle navicelle spaziali e riflettere i laser per misurare la distanza della luna dalla Terra.
Next Generation Lunar Retroreflector (NGLR)
Il Next Generation Lunar Retroreflector (NGLR) rifletterà impulsi sparati dagli Osservatori di Ranging Laser Lunare (LLRO) basati sulla Terra per misurare la distanza tra la Terra e la luna. Questo esperimento si basa su uno eseguito per la prima volta durante le missioni Apollo, ma con una precisione molto più alta. “Alcune delle stesse persone stanno lavorando a quel programma che stanno lavorando a questo,” ha detto Dennis Harris in un’intervista pre-volo. Harris è il responsabile della missione per NGLR e altri quattro carichi utili che volano sulla Missione 1 di Blue Ghost. Basandosi sui successi degli esperimenti Apollo, NGLR sarà in grado di misurare la distanza dalla luna entro il range sub-millimetrico per migliorare la navigazione e il coordinamento delle navicelle spaziali nell’ambiente lunare. I nuovi specchi presentano anche una componente angolare per reindirizzare gli impulsi laser a una stazione ricevente sulla Terra, piuttosto che direttamente al loro punto di origine LLRO. NGLR raccoglierà anche dati rilevanti per l’interno della luna e teorie sulla materia oscura.
Regolith Adherence Characterization (RAC)
Il Regolith Adherence Characterization (RAC) è uno dei pochi carichi utili su Blue Ghost focalizzati sul regolite lunare, o polvere lunare. In effetti, il sito di atterraggio di Mare Crisium è stato scelto specificamente per il suo paesaggio liscio, non roccioso, secondo il Direttore del Programma Spaziale di Firefly, Ray Allensworth. RAC fornisce due ruote cilindriche, ciascuna con 15 superfici di campionamento. Una di queste ruote sarà esposta per tutta la missione, mentre la seconda rimarrà stivata fino all’inizio delle operazioni scientifiche sulla superficie lunare, post-atterraggio. RAC campionerà diverse superfici per l’esposizione all’ambiente lunare dopo l’atterraggio e indagherà i loro cambiamenti nel tempo. Il regolite è come sabbia, solo molto più fine, quasi come una polvere. È incredibilmente abrasivo e ha causato infiniti problemi agli astronauti Apollo sulla superficie lunare. Dopo le loro passeggiate attraverso la polvere lunare, gli astronauti Apollo hanno trovato il regolite che oscurava le visiere dei loro caschi, macinava all’interno delle giunture delle loro tute spaziali, si tracciava all’interno delle loro navicelle spaziali e comprometteva le guarnizioni a vuoto. “È molto importante,” ha detto Harris. “Il regolite non è buono per niente.” I campioni includono cose come vetro, Teflon e altri materiali associati ai design delle tute spaziali, delle navicelle spaziali e degli habitat e delle infrastrutture lunari. L’osservazione del deterioramento dei materiali nel tempo aiuterà i ricercatori a comprendere meglio come il regolite influisce sulle diverse superfici, informando i design per le future missioni sulla luna.
Electrodynamic Dust Shield (EDS)
Un altro carico utile che coinvolge il regolite è l’Electrodynamic Dust Shield (EDS). Senza parti mobili, EDS mira ad aiutare a prevenire l’accumulo di polvere sulle attrezzature dispiegate sulla superficie lunare sollevando e trasportando il materiale con diverse correnti elettriche. “C’è un grande bisogno di tecnologia che possa davvero mitigare la polvere senza l’interferenza degli astronauti,” ha detto il Principal Investigator di EDS, Dr. Charles Buhler. Applicato ai tipi di infrastrutture di cui gli astronauti avranno bisogno un giorno sulla luna, EDS potrebbe essere utilizzato per pulire l’accumulo di regolite dalla superficie dei pannelli solari, delle finestre di vetro, dei radiatori e di altre attrezzature sensibili all’accumulo di particelle. “Abbiamo imparato dalle missioni Apollo le sfide della polvere lunare e come essa si infiltra ovunque,” dice Kristen John, Lead Tecnico per l’Integrazione dell’Iniziativa di Innovazione della Superficie Lunare (LSI) della NASA. “Ci potrebbero essere parti della tuta che assolutamente adorerebbero avere un EDS,” suggerisce il Dr. Buhler. “Il casco sarebbe utile. Non vuoi usare la mano dell’astronauta per pulire la polvere, perché la polvere è molto abrasiva. Graffierà praticamente qualsiasi superficie. Quindi vuoi assicurarti di avere qualche meccanismo per rimuovere la polvere da quello. EDS può essere molto utile.”
Stereo Cameras for Lunar Plume-Surface Studies (SCALPSS)
Le Stereo Cameras for Lunar Plume-Surface Studies (SCALPSS) raccoglieranno dati di imaging della luna durante la discesa di Blue Ghost sulla superficie. Piuttosto che studiare gli effetti del regolite sulle navicelle spaziali, SCALPSS studierà gli effetti delle navicelle spaziali sul regolite lunare. SCALPSS utilizzerà una serie di telecamere per registrare l’interazione dei motori di atterraggio della sonda con la polvere superficiale e misurare il pennacchio di regolite spostato dal cratere di scarico. Una versione precedente di SCALPSS ha volato sulla missione IM-1 di Intuitive Machines. Questo carico utile, tecnicamente SCALPSS 1.1, presenta due telecamere aggiuntive per catturare immagini ad altitudini più elevate, prima che i motori del lander interagiscano con il regolite sottostante. “Quello che stiamo davvero cercando di capire sono le interazioni tra il pennacchio e la superficie (PSI),” dice il responsabile del carico utile SCALPSS, Rob Maddock. “Come lo prevediamo? Come lo misuriamo? Come progettiamo meglio sia i lander che le risorse di superficie per tenere conto di cose come PSI? Abbiamo pochissimi dati sulla fisica di come un pennacchio di scarico di un razzo interagisce con il regolite lunare in un vuoto,” ha detto Maddock. Senza modo di simulare la polvere in gravità lunare sulla Terra, i ricercatori attualmente hanno solo dati aneddotici dagli astronauti Apollo per aiutare a capire come un lander più grande potrebbe influenzare la superficie lunare. “[Apollo 12] è atterrato a circa 150 metri (500 piedi) da Surveyor 3, e quando gli astronauti si sono avvicinati, hanno visto che era completamente sabbiato e aveva buchi causati da rocce più grandi sollevate dall’atterraggio di Apollo,” ha detto Maddock. Il lander lunare durante le missioni Apollo era alto 22 piedi (7 metri) con le gambe di atterraggio dispiegate. La prossima volta che gli astronauti atterreranno sulla luna sarà durante la missione Artemis 3 della NASA. In confronto, quel lander — la navicella spaziale Starship di SpaceX — è alto oltre 160 piedi (50 metri) e solleverà significativamente più regolite rispetto al suo predecessore. “Se possiamo capire cosa sta succedendo, e ancora meglio, se possiamo trovare un modo per prevederlo basato sulla [topografia] o sul design [del motore], allora forse possiamo andare e apportare modifiche al design del lander per aiutare a minimizzarlo,” ha detto Maddock.
Lunar Environment Heliospheric X-ray Imager (LEXI)
Il Lunar Environment Heliospheric X-ray Imager (LEXI) effettuerà immagini a campo visivo ampio della magnetosheath e della magnetopausa della Terra.XI) monitorerà l’interazione del vento solare con la magnetosfera terrestre e come l’energia in quell’ambiente genera tempeste geomagnetiche e meteo spaziale. “Questa sarà la prima misurazione globale del bordo del pianeta e di come il vento solare lo influenzi,” ha detto Harris. LEXI è un telescopio a raggi X morbidi e, a differenza di molti dei carichi utili di Blue Ghost, non aspetterà che il lander atterri sulla luna per iniziare a lavorare. Inizierà a fare misurazioni interne intorno alla Terra poco dopo il lancio.
Lunar Magnetotelluric Sounder (LMS)
LMS determinerà la struttura e la composizione del mantello lunare studiando i campi elettrici e magnetici. Il Lunar Magnetotelluric Sounder (LMS) utilizzerà l’interazione del vento solare e dei campi magnetici terrestri per aiutare a calcolare il profilo di conducibilità elettrica all’interno della luna. La sonda dispiegherà un magnetometro su un’asta, così come elettrodi da ciascuno dei quattro angoli del lander. L’esperimento aiuterà a determinare la struttura termica e la storia della luna, e a differenziare Mare Crisium dai luoghi di atterraggio dell’Apollo a ovest relativamente vicini.
Lunar Instrumentation for Subsurface Thermal Exploration with Rapidity (LISTER)
L’esperimento Lunar Instrumentation for Subsurface Thermal Exploration with Rapidity (LISTER) perforerà tra i 6-9 piedi (2-3 metri) per misurare il flusso di calore a varie profondità sotto la superficie lunare. Lo strumento misurerà quanto bene il calore fluisce tramite conduzione e i cambiamenti termici tra le profondità. Il responsabile della missione LISTER, Mike Selby, spera che lo strumento venga incluso in future missioni in altre località intorno alla luna per ottenere una comprensione composita del sottosuolo lunare. “Se staremo sulla luna per periodi di tempo più lunghi, impariamo quali risorse ci sono, come si è formata e cosa possiamo fare per sfruttare quelle cose a lungo termine,” ha detto Selby.
Radiation Tolerant Computer System (RadPC)
RadPC fornirà informazioni dettagliate sulle radiazioni riguardanti il sito di atterraggio lunare con un focus sulle radiazioni ionizzanti. Il Radiation Tolerant Computer System (RadPC) è una dimostrazione tecnologica mirata a eseguire una serie di strategie di mitigazione dei guasti per proteggere l’hardware di un computer dai danni causati dalle radiazioni ionizzanti nello spazio e sulla luna. Oltre che durante la discesa sulla superficie lunare, RadPC rimarrà attivo per prendere misurazioni durante l’intera missione di Blue Ghost. “Questo è un programma entusiasmante per la NASA,” dice Harris di RadPC. “L’equipaggiamento resistente alle radiazioni è davvero costoso. È difficile da realizzare, è molto costoso e ha più massa,” ha spiegato. “[RadPC] è composto da molte parti commerciali pronte all’uso.” Il passaggio a componenti più leggeri, economici e più efficaci per proteggere dai danni delle radiazioni è “roba da missioni a lungo termine,” dice Harris. “Questa è la luna. Questo è Marte. Questo è lo spazio profondo.”
Lunar PlanetVac (LPV)
Il Lunar PlanetVac (LPV) sarà utilizzato per raccogliere campioni di regolite lunare utilizzando una nuova procedura pneumatica alimentata da gas compresso. La tecnica sarà utilizzata per raccogliere campioni di superficie sulla luna per l’analisi da parte di altri strumenti a bordo. Il design interno del dispositivo consente il trasferimento dei campioni raccolti a più applicazioni, permettendo di completare analisi complesse senza alcun intervento degli astronauti. “Invece di scavare o perforare, LPV utilizzerà gas compresso per soffiare la regolite in un contenitore,” ha spiegato Harris, poi chiedendo, “ora, cosa fai con quel contenitore? Puoi raccoglierlo, puoi inviarlo sulla Terra, e penso che in futuro saranno in grado di distribuirlo a qualsiasi strumento a bordo, come uno spettrometro, che può davvero fare misurazioni in situ della superficie lunare,” ha detto.
Lunar GNSS Receiver Experiment (LuGRE)
La dimostrazione del Lunar GNSS Receiver Experiment (LuGRE) utilizzerà la rete GPS terrestre per triangolare la posizione di Blue Ghost sulla luna e intorno ad essa. L’attuale Global Navigation Satellite System (GNSS) per la navigazione e il tracciamento della posizione delle navicelle spaziali consiste in satelliti posizionati intorno al pianeta, che emettono ampi fasci per triangolare le informazioni sulla posizione sulla Terra. Alcuni di questi fasci sono abbastanza ampi da estendersi oltre la Terra e sono abbastanza forti da essere rilevati dai ricevitori su Blue Ghost. LuGRE valuterà i segnali GPS per l’uso per il posizionamento preciso nell’ambiente lunare e fornirà dati per calibrare meglio quelle misurazioni per un uso futuro. Il carico utile è un progetto congiunto tra la NASA e l’Agenzia Spaziale Italiana (ASI) e mira a fornire un servizio temporaneo dove un’infrastruttura di tracciamento cislunare non esiste ancora. JJ Miller è il Direttore Esecutivo del National Space-based Position, Navigation, and Timing (PNT) Advisory Board, e dice che fino a quando non avremo un sistema di posizionamento lunare, dobbiamo utilizzare le tecnologie che abbiamo già. “Il GPS è sempre acceso, sempre disponibile, ultra affidabile… Perché non dovremmo usarlo?” ha detto a Space.com. Miller chiama la dimostrazione una ”soluzione provvisoria,” dicendo che LUGRE “prepara il terreno per cose più grandi e migliori,” come un futuro GPS marziano per le missioni sul pianeta rosso.
La missione Ghost Riders in the Sky durerà 60 giorni tra il lancio e la perdita di potenza dopo il tramonto sulla superficie lunare. La missione totale di Blue Ghost durerà circa 60 giorni dal lancio alla perdita di potenza del lander dopo il tramonto lunare, che i responsabili della missione si aspettano sia uno spettacolo a sé stante per il lander. Dopo il lancio, Blue Ghost trascorrerà 25 giorni in orbita terrestre, seguiti da una bruciatura di iniezione translunare e un transito di quattro giorni verso l’orbita lunare, dove volerà per altri 16 giorni. Una volta atterrato, Blue Ghost trascorrerà un’intera giornata lunare (due settimane) operando sulla superficie della luna, raccogliendo i suoi dati di ricerca e completando dimostrazioni tecnologiche prima che l’oscurità cada su Mare Crisium. Il sole calante lascerà Blue Ghost senza una fonte di energia, lasciando circa cinque ore di carica nelle batterie del lander. Ma, prima che si spenga, si verificheranno due eventi solari al crepuscolo della missione di Blue Ghost. Prima, la Terra passerà davanti al sole e il lander assisterà per la prima volta a un’eclissi solare lunare. Poi, con il suo ultimo po’ di energia, Blue Ghost utilizzerà la sua fotocamera a 360 gradi per catturare un fenomeno osservato da Gene Cernan durante la fine del suo tempo sulla luna con Apollo 17, in cui un bagliore sull’orizzonte brilla mentre la polvere lunare inizia a levitare sulla superficie.
“Una parte divertente dell’iniziativa dei servizi di carico utile lunare commerciale è che contrattiamo con un numero di diverse aziende per fare atterraggi lunari, e ci facciamo un’idea di quanto siano diverse tutte nel loro approccio tecnico, nella loro cultura, quali sono i loro punti di forza,” ha detto il Vice Amministratore Associato per l’Esplorazione della Direzione della Missione Scientifica della NASA, Joel Kearns. L’Amministratore Associato della Direzione della Missione Scientifica, Nicky Fox, è d’accordo e sottolinea l’importanza del programma CLPS. “Vogliamo davvero creare un’economia lunare sostenibile, e il modo per farlo è investire in queste nuove aziende in modo che diventino commercialmente valide, e poi manteniamo questa presenza molto forte e sostenuta sulla luna.”
Il CEO di Firefly, Jason Kim, dice che la Missione 1 di Blue Ghost è una delle tante pronte a fornire alla comunità scientifica quantità significative di dati significativi. “Ci sono molte cose che stanno accadendo a Firefly, così come altre aziende come la nostra, dove stiamo sviluppando nuove capacità che potremmo sfruttare e trasferire i risparmi alla NASA, e farlo in modo affidabile e ripetibile,” ha detto Kim. “Questo aiuta con l’esplorazione e ci aiuta anche con la vita sulla Terra.”