Le accademie del NASEM hanno pubblicato il Planetary Science Decadal Survey che indica alla NASA gli obbiettivi prioritari per le missioni spaziali del prossimo decennio.

Dal 2002, il National Research Council (NRC) degli Stati Uniti identifica obiettivi e formula raccomandazioni per missioni scientifiche per la NASA, la National Science Foundation e altre agenzie governative per il prossimo. Questi rapporti, opportunamente chiamati Planetary Science Decadal Survey, aiutano a programmare le future missioni spaziali che affrontano misteri di astronomia, astrofisica, scienze della terra ed eliofisica.

Giovedì 19 aprile, in un briefing a Washington DC, le accademie nazionali di scienze, ingegneria e medicina (NASEM) hanno condiviso i principali risultati del Planetary Science and Astrobiology Decadal Survey 2023-2032. La terza indagine decennale, intitolata “Origini, mondi e vita “, è composta da 522 papers presentati da scienziati provenienti da università e istituti di ricerca affiliati alla NASA in tutto il mondo.

Cover del Planetary Science Decadal Survey 2023-2032. Credits: NASEM

Planetary Science Decadal Survey 2023-2032

Le proposte sono state suddivise in sei categorie, riflettendo i diversi panel che compongono il Decadal Survey. Questi includono i piccoli corpi del sistema solare, i giganti gassosi, Venere, i mondi oceanici e i pianeti nani, Marte, Mercurio e Luna. Ciascuno ha esaminato i white paper presentati, identificato tre questioni scientifiche prioritarie e raccomandato quali proposte di missione avrebbero aiutato a rispondere a queste domande.

 “Questo rapporto delinea una visione ambiziosa ma praticabile per far avanzare le frontiere della scienza planetaria, dell’astrobiologia e della difesa planetaria nel prossimo decennio. Questo portafoglio raccomandato di missioni, attività di ricerca ad alta priorità e sviluppo tecnologico produrrà progressi trasformativi nella conoscenza e nella comprensione umana dell’origine e dell’evoluzione del sistema solare, della vita e dell’abitabilità di altri corpi oltre la Terra” ha dichiarato Robin Canup, che è anche il co-presidente del comitato direttivo delle National Academies per l’indagine decennale.

Complessivamente, il comitato ha identificato dodici domande scientifiche prioritarie suddivise in tre categorie: Origini, Mondi e Processi, Vita e Abitabilità. Ciascuna categoria conteneva una serie di importanti aree di indagine (12 in totale) con diverse domande specifiche su di esse. Il comitato NASEM ha quindi esaminato le numerose proposte di missioni robotiche e con equipaggio che saranno programmate nel prossimo decennio verso Luna, Marte, Venere e il Sistema Solare esterno.

Le loro raccomandazioni sono state presentate nell’indagine decennale, che ha assegnato la priorità alle missioni che ritenevano potessero soddisfare al meglio gli obiettivi individuati.

Ricostruzione grafica di Urano e dei suoi anelli. Credits: Sky Tonight App\Vito Tecnologies

Flagship Mission su Urano

La massima priorità, in quelle missioni che sono definite “Flagship” (di bandiera) è stata data all’esplorazione di Urano, scelta in alternativa alla Neptune Odyssey che prevedeva invece un incontro ravvicinato con Nettuno.

Questa missione invierebbe una sonda atmosferica in situ nell’atmosfera di Urano e condurrebbe un tour orbitale pluriennale per studiare il gigante di ghiaccio e il suo sistema. Questa missione è nota come “Uranus Orbiter and Probe (UOP)”, i cui obiettivi scientifici includerebbero lo studio dell’interno, dell’atmosfera, della magnetosfera, dei satelliti e degli anelli di Urano.

L’UOP era stato raccomandato per la prima volta nel 2011 come parte del Planetary Science Decadal Survey 2013–2022 e prevedeva il lancio tra il 2020 e il 2023, seguito da una crociera di 13 anni su Urano. Tuttavia, la missione era considerata una priorità inferiore rispetto alle missioni su Marte (il rover Perseverance) e sul sistema gioviano (la missione Europa Clipper). Se la NASA deciderà di finanziare questa proposta di missione, il veicolo spaziale verrà lanciato all’inizio del 2030 in concomitanza con un allineamento favorevole dei pianeti.

Un’altra proposta selezionata come missione Flagship prioritaria è stata l’Enceladus Orbilander, un orbiter combinato a un lander di superficie che studierà i pennacchi attivi di gas e particelle emanati dalla regione polare meridionale di Enceladuo, la luna di Saturno. La missione studierà questi pennacchi che provengono dall’oceano sotterraneo di Encelado dall’orbita e con una missione sul suolo della durata di due anni. Gli obiettivi saranno la ricerca di prove di vita (biofirme) nei pennacchi e l’ottenimento di contesti geochimici e geofisici per esperimenti di rilevamento della vita.

Verso una nuova frontiera

Oltre alle missioni prioritarie, il Planetary Science Decadal Survey ha identificato diverse missioni chiamate New Frontier (NF) a priorità media. Questo programma prevede che le missioni con temi specifici siano selezionate attraverso un processo di competizione. Utilizzando le questioni scientifiche e le priorità individuate, il comitato ha selezionato diverse missioni aggiuntive per esplorare i numerosi “mondi oceanici” del sistema solare.

Queste includono anche una missione di ritorno di campioni da Cerere, che consentirebbe di affrontare le domande derivanti da osservazioni precedenti, comprese quelle condotte dalla sonda Dawn della NASA. Questa missione consisterebbe in un orbiter e un lander che studiano l’asteroide Cerere dall’orbita e atterrano sulla superficie per ottenere un campione dalla sua crosta ghiacciata e riportarlo sulla Terra per l’analisi.

Le loro scoperte aiuterebbero gli scienziati a limitare meglio la composizione del corpo più grande presente nella fascia degli asteroidi. Sono state raccomandate anche le missioni Europa Clipper ed Europa Lander, che si recheranno nel sistema gioviano nel prossimo decennio per esaminare l’attività della superficie e dei pennacchi di Europa alla ricerca di potenziali segni di vita. Questa volta Europa Clipper è stata ridotta di importanza a favore di una missione su Encelado e una su Urano. Secondo il comitato, l’ambiente di radiazione intorno a Giove è più favorevole a missioni di astrobiologia.

Altre otto missioni sono state inserite come prioritarie per il programma NF così da aumentare le proposte di missione e soddisfare altri obiettivi scientifici stabiliti. Queste includono un orbiter e un lander per un ritorno di campioni da una cometa della famiglia dei Centauri, un orbiter per Encelado che condurrebbe più sorvoli ravvicinati, una rete geofisica lunare, una sonda per Saturno, un orbiter per Titano e Venere per esplorazioni in-situ.

Il selfie di Perseverance
Il selfie di Perseverance. Credi: NASA/JPL-Caltech/MSSS

L’esplorazione di Marte

Per quanto riguarda le future missioni di esplorazione su Marte, il Planetary Science Decadal Survey ha indicato che la massima priorità scientifica è la missione Mars Sample Return (MSR). In uno sforzo congiunto della NASA e dell’ESA, questa missione consiste in un orbiter, un lander, un rover e un lanciatore che recupererebbero i campioni ottenuti dal rover Perseverance per riportarli sulla Terra e analizzarli.

Viene data priorità anche a una missione Mars Life Explorer (MLE), che si baserebbe sul Mars Exploration Program (MEP) della NASA, che il rapporto identifica come una “storia scientifica di successo”. Istituito in risposta al piano strategico 2014 della NASA, il MEP ha inviato una serie di sonde, lander e rover per cercare prove della vita passata su Marte e fornire le informazioni necessarie per la futura esplorazione umana di Marte, che dovrebbe avvenire entro il 2033. Per il MLE, la proposta di missione prevede un’indagine sul ghiaccio d’acqua vicino alla superficie che convaliderebbe le tecnologie di utilizzo delle risorse in situ (ISRU) da cui dipenderebbero le missioni con equipaggio per fornire un approvvigionamento idrico costante.

Esplorazione Lunare

Un’altra importante priorità individuata nel rapporto riguarda i piani della NASA per l’invio di missioni con equipaggio sulla Luna nel prossimo futuro (il Programma Artemis) e le relative attività lunari. Dati gli obiettivi ambiziosi di questo programma, che includono la creazione di un “programma sostenibile di esplorazione lunare”, il rapporto sottolinea come ora siano necessari ingenti investimenti, ricerca e sviluppo per “consentire e ottimizzare le attività di scienze lunari ad alta priorità con gli esseri umani sulla Luna”.

A tal fine, il programma di scoperta ed esplorazione lunare (LDEP) è identificato come vitale per il futuro degli sforzi di esplorazione umana a causa degli obiettivi di esplorazione e scienza coinvolti. Allo stesso modo, c’è il modo in cui un “programma sostenuto di esplorazione lunare” continuerà a promuovere le partnership e l’innovazione del settore, come esemplificato dal programma Commercial Lunar Payload Services (CLPS), in cui la NASA ha stipulato un contratto con partner commerciali per fornire servizi di atterraggio lunare.

Il Planetary Science Decadal Survey ha anche indicato che la missione di rientro del campione Endurance-A dovrebbe essere la massima priorità di questo programma. Simile all’MSR, questa missione vedrebbe un rover lunare di classe media consegnato al bacino di Aitken al polo sud della Luna attraverso il programma CLPS, che raccoglierebbe quindi campioni di alto valore da luoghi chiave intorno al bacino di Aitken al polo sud della Luna.

Gli astronauti Artemis dovrebbero recuperare questi campioni per riportarli sulla Terra per analisi.

Inoltre, il rapporto sottolinea che un LDEP dimostrerebbe il potenziale di coesione tra missioni robotiche e umane:

La missione di ritorno del campione Endurance-A, una missione robotica di classe media per raccogliere campioni da luoghi lunari chiave per il successivo recupero da parte degli astronauti Artemis, esemplifica questa sinergia. Questa missione consentirebbe la scienza lunare con la massima priorità non possibile attraverso la raccolta locale di campioni limitati e potrebbe rivoluzionare la nostra comprensione della Luna e della storia antica del sistema solare”.

Campioni di Luna. Credit: NASA

Esplorazione umana

L’esplorazione umana è identificata come una delle principali priorità a causa dei vantaggi commerciali, tecnologici e scientifici che consente. Inoltre, è una fonte di ispirazione per le persone in tutto il mondo, incoraggiando le nuove generazioni a intraprendere carriere nell’esplorazione spaziale e nei campi STEM. A tal fine, il comitato affronta le opportunità per la scienza nel contesto degli attuali piani per esplorare la Luna e Marte nel prossimo decennio.

Ciò include le missioni Artemis e i relativi sforzi per stabilire l’infrastruttura per supportare una presenza lunare a lungo termine, tra cui il Lunar Gateway e l’Artemis Basecamp, il cui completamento è previsto entro il 2028.

Questi elementi fanno anche parte dei piani a lungo termine della NASA per l’invio di navicelle spaziali con equipaggio su Marte durante gli anni ’30.

Per questo decennio, con un piano a breve termine per l’esplorazione umana della Luna e le attività preparatorie su Marte, l’indagine decennale sottolinea l’importanza di una collaborazione accuratamente realizzata“, scrivono. “Un programma di esplorazione scientifica può essere costruito in questo decennio in cui la scienza consente l’esplorazione umana e l’esplorazione umana consente la scienza“.

In difesa della Terra

Grande importanza è stata attribuita dal Planetary Science Decadal Survey anche agli sforzi di cooperazione internazionale per sviluppare misure che assicureranno la difesa planetaria contro i NEO ( Near-Earth Objects) potenzialmente pericolosi, ovvero gli asteroidi che periodicamente attraversano l’orbita terrestre e (in occasioni molto rare) si scontrano con la Terra.

In passato, gli impatti dei NEO hanno causato eventi a livello di estinzione (ELE), come l’asteroide Chicxulub che uccise i dinosauri circa 66 milioni di anni fa (noto anche come evento di estinzione del Cretaceo-Paleogene). Attualmente, la NASA, l’NSF, l’ESA e altre agenzie governative in tutto il mondo svolgono un ruolo di primo piano nello sviluppo della capacità di comprendere questi asteroidi e della capacità a lungo termine di prevenire un potenziale impatto. Pertanto, il comitato raccomanda vivamente un solido programma che consenta la creazione di una “comunità di difesa planetaria degli Stati Uniti” nel prossimo decennio che garantirà capacità di rilevamento, allerta e mitigazione.

Due missioni hanno la priorità per garantire ciò, tra cui la missione NEO Surveyor e la Double Asteroid Redirection Test (DART) della NASA.

La Terra dallo spazio. Credit: NASA

Il NEO Surveyor, attualmente in attesa di approvazione del Congresso, consisterà in un telescopio spaziale dedicato per il rilevamento dello spazio nel medio infrarosso progettato per scoprire e caratterizzare la maggior parte dei NEO potenzialmente pericolosi.

La missione DART, lanciata nel novembre 2021, si incontrerà con l’asteroide binario 65803 Didymos entro la fine dell’anno. Una volta lì, testerà quello che è noto come il metodo di difesa planetaria a “impattore cinetico”, dove colpirà la luna di Didymos (Dimorphos) nel tentativo di deviarla. Una missione successiva, la navicella spaziale Hera dell’ESA, partirà dalla Terra nel 2024 e arriverà intorno a Didymos nel 2027, a quel punto analizzerà Dimorphos per eventuali cambiamenti nella sua orbita. Come raccomanda il comitato:

Guardando al prossimo decennio, non c’è dubbio che c’è un enorme potenziale per missioni e indagini entusiasmanti. Ancora più eccitanti sono le potenziali scoperte scientifiche che queste missioni potrebbero rivelare. Questi spaziano dalle rivelazioni sulla storia del Sistema Solare, la formazione e l’evoluzione dei pianeti e le domande sulla presenza di vita e quali forme potrebbe assumere. Ma forse la cosa più incredibile è come queste missioni potrebbero consentire alla prossima generazione di esplorare ancora più lontano, possibilmente fino al confine del Sistema Solare.

Riferimenti: Universe Today, NASEM

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