Quando si invia un veicolo spaziale su Marte, l'attuale metodo preferito prevede il lancio di un veicolo spaziale verso Marte alla massima velocità, quindi eseguire una manovra di frenata quando la nave è abbastanza vicina da rallentarla e portarla in orbita.
Conosciuto come metodo "Hohmann Transfer", questo tipo di manovra è noto per essere efficace. Ma è anche piuttosto costoso e si basa molto sui tempi. Ecco perché viene proposta una nuova idea che implicherebbe l'invio del veicolo spaziale davanti al percorso orbitale di Marte e quindi in attesa che Marte si avvicini e lo raccolga.
Questo è ciò che è noto come "Cattura balistica", una nuova tecnica proposta dal professor Francesco Topputo del Politecnico di Milano ed Edward Belbruno, ricercatore associato in visita presso la Princeton University ed ex membro del Jet Propulsion Laboratory della NASA.
Nel loro documento di ricerca, pubblicato su arXiv Astrophysics alla fine di ottobre, hanno delineato i vantaggi di questo metodo rispetto a quelli tradizionali. Oltre a ridurre i costi del carburante, l'acquisizione balistica fornirebbe anche una certa flessibilità quando si tratta di avviare Windows.
Attualmente, i lanci tra Terra e Marte sono limitati al periodo in cui la rotazione tra i due pianeti è giusta. Manca questa finestra e devi aspettare altri 26 mesi affinché arrivi uno nuovo.
Allo stesso tempo, l'invio di un razzo nello spazio, attraverso il vasto golfo che separa l'orbita della Terra e di Marte, e quindi il lancio di propulsori nella direzione opposta per rallentare, richiede una grande quantità di carburante. Questo a sua volta significa che il veicolo spaziale responsabile del trasporto di satelliti, rover e (un giorno) gli astronauti deve essere più grande e più complicato, e quindi più costoso.
Come ha detto Belbruno a Space Magazine via e-mail: “Questa nuova classe di trasferimenti è molto promettente per dare un nuovo approccio alle future missioni su Marte che dovrebbe ridurre costi e rischi. Questa nuova classe di trasferimenti dovrebbe essere applicabile a tutti i pianeti. Ciò dovrebbe offrire ogni sorta di nuove possibilità per le missioni. "
L'idea è stata proposta per la prima volta da Belbruno mentre lavorava per JPL, dove stava cercando di elaborare modelli numerici per traiettorie a bassa energia. "Mi è venuta in mente l'idea di catturare balistiche all'inizio del 1986 quando ho lavorato su uno studio JPL chiamato LGAS (Lunar Get Away Special)", ha detto. "Questo studio ha comportato la messa in orbita attorno alla Luna di una minuscola navicella elettrica solare da 100 kg che è stata espulsa per la prima volta da un contenitore speciale Get Away sullo Space Shuttle."
Il test del LGAS non è stato un successo clamoroso, come sarebbero passati due anni prima che arrivasse sulla Luna. Ma nel 1990, quando il Giappone stava cercando di salvare il loro orbita lunare fallito, Hiten, presentò proposte per un tentativo di cattura balistica che furono rapidamente incorporati nella missione.
"Il tempo di volo per questo è stato di 5 mesi", ha detto. "È stato usato con successo nel 1991 per portare Hiten sulla Luna." E da quel momento, il design LGAS è stato utilizzato per altre missioni lunari, tra cui la missione SMART-1 dell'ESA nel 2004 e la missione GRAIL della NASA nel 2011.
Ma è nelle missioni future, che coinvolgono distanze e spese di carburante molto maggiori, che Belbruno riteneva che trarrebbe maggiori benefici da questo metodo. Sfortunatamente, l'idea incontrò una certa resistenza, poiché nessuna missione sembrava adatta alla tecnica.
"Sin dal 1991, quando Hiten del Giappone ha usato il nuovo trasferimento di cattura balistica sulla Luna, si è ritenuto che non fosse possibile trovarne uno utile per Marte a causa della distanza molto più lunga di Marte e della sua elevata velocità orbitale attorno al Sole. Tuttavia, sono stato in grado di trovarne uno all'inizio del 2014 con il mio collega Francesco Topputo. ”
Concesso, ci sono alcuni svantaggi nel nuovo metodo. Per uno, un veicolo spaziale inviato prima del percorso orbitale di Marte impiegherebbe più tempo per entrare in orbita di uno che si rallenta per stabilire l'orbita.
Inoltre, il metodo Hohmann Transfer è collaudato nel tempo e affidabile. Una delle applicazioni di maggior successo di questa manovra ebbe luogo a settembre, quando la Mars Orbiter Mission (MOM) fece la sua orbita storica attorno al Pianeta Rosso. Ciò non solo ha costituito la prima volta che una nazione asiatica ha raggiunto Marte, ma è stata anche la prima volta che un'agenzia spaziale ha realizzato un'orbita su Marte al primo tentativo.
Tuttavia, le possibilità di miglioramenti rispetto all'attuale metodo di invio di imbarcazioni su Marte entusiasmano le persone della NASA. Come ha dichiarato James Green, direttore della Planetary Science Division della NASA, in un'intervista a Scientific American: "È una rivelazione per gli occhi. Questa [tecnica di cattura balistica] potrebbe non solo applicarsi qui alla fine robotica, ma anche alla fine dell'esplorazione umana. "
Non sorprenderti se le prossime missioni su Marte o sul Sistema Solare esterno verranno eseguite con maggiore flessibilità e con un budget più limitato.
