Il team, composto da dipendenti federali e consulenti con esperienza nella scienza lunare, ha iniziato i lavori a settembre 2020 per definire un programma convincente e raggiungibile che includa attività di campionamento, indagini ed esperimenti sul campo.
La missione Artemis III fa parte della terza fase del programma Artemis. Prevede di lanciare un equipaggio di quattro persone a bordo della capsula Orion. Due di loro, un uomo ed una donna, scenderanno sulla Luna in un luogo ancora da definire ma vicino al polo sud, meta ambita per la costruzione di avamposti permanenti (non solo dall'America ma anche dalla Cina). Anche se la posizione esatta non è ancora nota, il nuovo report (di 188 pagine) indica un'area entro i 6° di latitudine dal polo sud lunare.
Oltre ai due membri dell'equipaggio. lo Human Landing System (HLS), che servirà per l'allunaggio e per riportare gli astronauti in sicurezza nell'orbita lunare, trasporterà fino a 100 kg di strumenti scientifici ed attrezzature, con l'obiettivo di restituire fino a 35 kg di campioni di suolo lunare.
In superficie, gli astronauti vivranno nella cabina del veicolo di risalita, la parte superiore del sistema di atterraggio.
Sette obiettivi scientifici
Nel documento gli obiettivi scientifici generali definiti dall'Artemis III Science Definition Team (SDT) sono sette:
- Comprendere i processi planetari
- Comprendere il carattere e dell'origine delle sostane volatili ai polari lunari
- Approfondire la storia del sistema Terra-Luna
- Studio del Sole e del nostro ambiente astronomico
- Osservazione dell'universo e dell'ambiente spaziale locale da una posizione unica
- Condurre scienza sperimentale nell'ambiente lunare - Investigare e mitigare i rischi dell'esplorazione
"La natura della scienza è iterativa. La missione Artemis III, una singola missione sulla superficie lunare, è solo l'inizio. Artemis III non potrà affrontare ciascuno degli obiettivi dell'Artemis Science Plan e non potrà affrontare tutte le domande scientifiche aperte sulla Luna ma sarà una solida base per le scoperte future", si legge nel rapporto.
All'interno di questi punti guida, dovrà essere definito un programma dettagliato che segua un metodo di priorità. La classificazione risponderà essenzialmente a due criteri: la scienza più efficace, ossia selezionare le attività fondamentali per compiere progressi significativi; la fattibilità, cioè selezionare target raggiungibili durante Artemis III.
I sette obiettivi scientifici vengono ampliamente discussi nel capitolo 5 del documento.
Linee guida per HLS
Ovviamente ogni attività dovrà rispettare i vincoli ingegneristici e di missione dell'HLS:
- L'HLS dovrà trasportare, come minimo, 100 kg di carico utile scientifico sulla superficie lunare. Di questi, 20 kg saranno assegnati ai contenitori di ritorno dei campioni, 10-20 kg saranno assegnati elle telecamere o altri sensori da utilizzare nell'ambiente abitabile e 60-70 kg saranno riservati a strumenti e suite che potranno essere utilizzate il loco o dispiegate in superficie.
- L'HLS dovrà restituire un minimo di 35 kg (o un massimo di 100 kg) di materiale scientifico (ad esempio campioni, inclusa la tara) nell'orbita lunare per il ritorno sulla Terra. Si prevede che la tara sarà di circa 9 kg nel caso di un carico minimo e 20 kg nel caso venga raggiunto l'obiettivo maggiore.
- L'HLS dovrà essere in grado di operare sulla superficie lunare per un minimo di 6,5 giorni terrestri. - L'HLS dovrà essere in grado di supportare almeno due (massimo 5) EVA di superficie. L'escursione nominale sarà di 6 ± 2 ore; il limite inferiore di tale durata (cioè, 4 ore) è il requisito per Artemis III.
- Con la tuta spaziale xEVA gli astronauti potranno allontanarsi fino a 2 chilometri dalla base (la missione Artemis III, come attualmente formulata, non include la disponibilità di un rover lunare non pressurizzato per la mobilità di superficie dell'equipaggio. Tuttavia, potrebbero essere realizzate missioni propedeutiche di pre-fonitura).
Sito di allunaggio
Nel rapporto si legge: "La selezione di un sito di atterraggio per la missione Artemis III non rientra nell'ambito delle attività di questo SDT. Il sito di atterraggio finale di Artemis III sarà infine selezionato sulla base di una varietà di fattori, alcuni dei quali sono attualmente sconosciuti, comprese le capacità dei veicoli HLS, la finestra di lancio finale della missione, la disponibilità di dati orbitali sufficienti per la selezione del sito e le determinazioni della sicurezza, i siti di atterraggio delle missioni precursori di esplorazione della superficie e le decisioni architettoniche relative alla posizione del campo base di Artemis" Tuttavia, visto che gli obiettivi scientifici sono strettamente legati al luogo, il team ha fornito alcune indicazioni:
- Illuminazione sufficiente per le centrali solari di lunga durata, qualora tali soluzioni venissero selezionate per consentire esperimenti superficiali a lungo termine
- Disponibilità di una gamma di crateri di varie dimensioni per attraversamenti radiali e campionamento, che miglioreranno la nostra comprensione del processo di impatto.
- Opportunità di campionamento complete che aiuteranno la nostra comprensione della complessa geologia del sito di atterraggio e del suo collegamento con i processi sia superficiali che interni.
- Accessibilità ai blocchi più grandi per consentire il campionamento di grandi unità geologiche nei crateri.
- Prossimità e accessibilità a regioni per lo più o permanentemente ombreggiate per comprendere i processi volatili.
- Vicinanza a più unità geologiche di diversa età stratigrafica temporale
- Vicinanza a unità geologiche che consentano indagini specifiche ad alta priorità.
Siti di interesse scientifico al polo sud lunare che potrebbero diventare anche meta della missione Artemis III e / o del campo base Artemis.
Come è avvenuto per l'esplorazione umana dell'era Apollo, ogni secondo che gli astronauti trascorreranno sulla superficie lunare sarà pianificato meticolosamente ed il rapporto fornirà una risorsa per i progettisti della missione che svilupperanno le attività di superficie dell'equipaggio. Le attività relative alla geologia sul campo, la raccolta e la restituzione dei campioni e gli esperimenti dispiegati fanno tutti parte del necessario mix di lavori che farà avanzare il programma scientifico sulla Luna.
La NASA svilupperà un piano dettagliato delle operazioni di missione quando le capacità del sistema di atterraggio umano, un sito di atterraggio e altri dettagli architettonici saranno maggiormente a fuoco.
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