In un primo passo verso la scoperta dei segreti sotterranei della Luna, nel 2019 l'ESA (l'Agenzia Spaziale Europea) ha richiesto proposte ed idee per rilevare, mappare ed esplorare le grotte lunari. Sono state selezionate cinque idee che saranno studiate in modo più dettagliato, ciascuna riguardante le diverse fasi di una potenziale missione. Attraverso questi cinque studi Sysnova, sono stati sviluppati tre scenari di missione: uno per eseguire uno scout preliminare per l'ingresso a grotte sotterranee dalla superficie della Luna, uno per abbassare una sonda all'interno di una voragine e accedere alla prima parte di una grotta e uno per esplorare un tubo di lava sotterraneo utilizzando rover autonomi.

"Sebbene gli studi fossero molto diversi nell'argomento e nell'approccio, tutti hanno fornito una visione approfondita delle potenziali tecnologie per l'esplorazione e lo studio della geologia del sottosuolo della Luna," afferma Loredana Bessone, Technical Officer per gli studi e Project Manager per ESA CAVES e PANGEA, parlando subito dopo la presentazione dei risultati degli studi. "È stato un viaggio affascinante e una grande opportunità per l'ESA di iniziare a esaminare le missioni per esplorare le grotte lunari".

Come combinazione, che darebbe il massimo ritorno scientifico, i team dietro a due degli studi - uno dell'Università di Würzburg e uno dell'Università di Oviedo - sono stati selezionati per prendere parte a uno studio dell'ESA Concurrent Design Facility (CDF). Entrambe concentrandosi sul secondo scenario di missione, le tecnologie sviluppate da questi team consentirebbero un'esplorazione e una documentazione sicura di una voragine lunare, nonché una prima sbirciatina all'interno delle grotte a cui può condurre. Iniziando questa settimana, lo studio CDF sta integrando i risultati degli studi condotti da queste due squadre con i piani per le iniziative European Large Logistics Lander (EL3) e Moonlight dell'ESA. Mentre EL3 è un lander progettato per consentire una serie di missioni ESA sulla Luna, Moonlight mira a fornire capacità di navigazione e telecomunicazioni per l'esplorazione lunare. Il Lander EL3 è in preparazione presso l'ESA e sarà dotato di capacità chiave, fornendo l'accesso europeo alla superficie lunare. Il lander sarà lanciato su un razzo Ariane 64 e consegnerà carichi utili scientifici o logistici sulla superficie lunare. Le sue missioni potrebbero consegnare merci a sostegno di esploratori umani o fornire missioni robotiche autonome per la scienza, la tecnologia o altre applicazioni. I voli EL3 potrebbero iniziare alla fine degli anni '20, con una cadenza di missioni nel decennio successivo e oltre. L'Università di Würzburg ha esplorato il concetto di abbassare una sonda utilizzando un cavo per esplorare e caratterizzare l'ingresso, le pareti e la parte iniziale dei tubi di lava lunari. Si pensa che queste enormi caverne sotterranee si siano formate attraverso flussi di lava miliardi di anni fa. Chiamata Daedalus, la sonda compatta e sferica sarebbe dotata di lidar 3D, visione con telecamera stereo e capacità di muoversi in modo indipendente. Creando un modello 3D dell'interno di un tubo di lava, la sonda potrebbe identificare le risorse geologiche e cercare luoghi con livelli di radiazione e temperatura stabili; questa informazione potrebbe portarci più vicino alla costruzione di un insediamento umano sulla Luna.

Nell'illustrazione, una panoramica dell'idea dell'Università di Oviedo, in cui una testa di ricarica (CH) attaccata all'estremità di una gru può comunicare con i rover nella caverna (CE) - utilizzando il WiFi. Credit: University of Oviedo

L'Università di Oviedo, nel frattempo, ha indagato sul dispiegamento di uno sciame di piccoli robot all'interno di una grotta. In collaborazione con l'Università di Vigo e Alén Space, l'obiettivo della loro ricerca è stato quello di superare la mancanza di luce solare - e quindi di energia solare - all'interno di una grotta, nonché su come trasmettere i dati dai robot a un rover posto sulla superficie lunare. La soluzione del team è stata quella di usare una gru per abbassare i robot all'interno di un tubo di lava. Dotato di un pannello solare, il rover fornirebbe energia ai robot attraverso la gru utilizzando una "testa di ricarica" ​​attaccata al fondo della gru stessa. Essendo in vista dei robot, la testina di ricarica fornirebbe energia in modalità wireless, oltre a trasmettere e ricevere dati. Continuando la ricerca, lo studio CDF progetterà una missione nelle grotte lunari della durata di un giorno lunare (14 giorni terrestri), a partire dallo spiegamento di EL3. Concentrandosi sul secondo scenario di missione, lo studio CDF specificherà anche i singoli sottosistemi di tale missione e garantirà che siano tutti in grado di lavorare insieme. "Lo studio CDF esaminerà dettagli come il fabbisogno energetico della missione, il percorso che potrebbe essere preso dal sito di atterraggio al bordo del pozzo e i budget di energia e dati per scendere e mappare il pozzo," spiega Francesco Sauro, scienziato delle caverne ed esperto di tubi di lava planetari, nonché direttore del corso tecnico di ESA CAVES e PANGEA. "Lo studio analizzerà anche le interfacce tra il rover e la gru robotica, così come la gru e la sonda Daedalus".

"Nel complesso, gli studi Sysnova e CDF stanno aiutando l'ESA a identificare tecnologie interessanti e sviluppare tabelle di marcia per il futuro. Stanno supportando l'Agenzia per valutare la fattibilità di nuovi concetti per missioni future". Sebbene la superficie della Luna sia stata ben documentata da veicoli spaziali orbitali, nasconde un mondo sotterraneo che rimane un mistero. Il riparo fornito dalle grotte lunari, così come l'accesso all'acqua e ad altre risorse, potrebbero essere vitali per la nostra futura esplorazione umana o robotica della Luna. Ciò rende questi studi Sysnova - e il conseguente studio CDF - un importante passo avanti nel raggiungimento di una missione lunare.

Uno dei video sul sito ESA, così come il link agli articoli, sono stati messi insieme dai gruppi di studio Sysnova e li trovate in fondo a questo articolo.