A.N.S.U. - La missione ARM: astronauti che sbarcano su un asteroide.

Una delle missioni più discusse dei prossimi anni per SLS e Orion sarà la Asteroid Redirect Mission (ARM), ovvero l’analisi diretta di un asteroide da parte di un equipaggio umano nello spazio. La missione, prevista con un primo lancio nel 2021, va precisato non sarà un “programma”, ovvero una serie di missioni stabili e ripetute in cui verranno utilizzati SLS e Orion, ma una singola missione, composta da diverse fasi, destinate all’utilizzo di questi sistemi.

E’ infatti da sottolineare che quello che ci aspetta al termine della vita operativa della ISS non sarà (per ora) un singolo programma con un’unica destinazione come lo è oggi la ISS, ma una serie di missioni, alcune da definire e altre già in fase di pianificazione, molto più simile a come era il programma STS nella prima parte della sua vita, ovvero un assetto utilizzabile per missioni singole e indipendenti con obiettivi molto diversi fra loro, dalla ricerca scientifica pura, alla validazione di tecnologie, all’esplorazione del Sistema Solare.

Una di queste missioni già definite è proprio la missione ARM, la quale avrà come obiettivo principale il recupero di un frammento di un asteroide utilizzando una sonda automatica e successivamente l’analisi “in-situ” del campione da parte di un equipaggio. Gli obiettivi secondari sono invece la validazione di una serie di tecnologie e procedure utilizzabili a step incrementali per missioni via via più complesse con obiettivo ultimo, come ormai risaputo, l’arrivo su Marte. La preparazione e la missione è previsto si comporrà di almeno tre “macro-fasi”, la prima, già iniziata dal 2014, ha come obiettivo l’identificazione di un asteroide NEO (Near Earth Object) raggiungibile dalla sonda automatica che dovrà prelevarne un campione per la successiva analisi. La ricerca degli asteroidi NEO candidati è avvenuta e avverrà utilizzando telescopi terrestri e spaziali e la scelta dell’obiettivo definitivo non avverrà prima del 2020-21.

Attualmente i candidati sono quattro, Itokawa, Bennu, 2008 EV5 e 1999 JU3. Itokawa è già stato visitato nel 2014 dalla sonda dell’Agenzia spaziale Giapponese JAXA, Hayabusa. Questo è un asteroide di tipo S con un afelio di 1,7 UA e lungo circa 500m. Bennu invece è l’obiettivo che la sonda OSIRIS-REx raggiungerà nell’agosto 2018, è un asteroide di tipo B, con dimensioni paragonabili a quelle di Itokawa e una distanza dell’afelio di 1,36 UA. 1999 JU3 è invece l’obiettivo di Hayabusa 2, verrà raggiunto dalla sonda Giapponese nel Luglio 2018, asteroide di tipo C, lungo circa 870m e distante 1,42 UA.

Oltre questi tre asteroidi, i quali verranno già esplorati da altre sonde, NASA sta considerando anche 2008 EV5, e proprio questo sembra essere attualmente in cima alla lista, è un asteroide di tipo C, lungo circa 400m, distante 1,04 UA e con un periodo di rotazione di circa 3,7 ore.
L’asteroide è anche l’obiettivo della missione ESA Marco Polo-R attualmente non ancora approvata. Dalle osservazioni radar fin qui compiute questo asteroide mostra un evidente rigonfiamento sull’equatore, segno probabilmente di grandi quantità di materiale libero in superficie. La seconda fase della missione ARM, una volta avvenuta la scelta dell’obiettivo di studio, sarà l’invio verso di esso di una sonda automatica che avrà il compito di prelevare un grosso masso dalla sua superficie e posizionarlo in una Distant Retrograde Orbit (DRO) della Luna.

La missione Asteroid Redirect Robotic Mission (ARRM) avrà anche numerosi altri obiettivi secondari, i quali vengono valutati da NASA come raggiungibili con tecnologie commerciali già disponibili. Si cercherà quindi di abbattere i costi di questa missione e valorizzare le capacità industriali USA utilizzando quanto più possibile di disponibile sul mercato. In particolare la propulsione Solar Electric Propulsion (SEP) è considerata una delle tecnologie chiave da sostenere in vista di missioni future con obiettivi più ambiziosi.

La fase di definizione della missione ARRM è suddivisa in due fasi, la prima, già in corso, prevede l’analisi di quattro design diversi selezionati per il bus della sonda, mentre la successiva sarà lo sviluppo del progetto per il concept vincitore. Le quattro aziende che si stanno contendendo il contratto sono Lockheed Martin Space Systems, Boeing Phantom Works, Orbital ATK e Space Systems/Loral.

Di particolare importanza per questa missione sarà il sistema di recupero del masso campione, questo sistema sarà sviluppato da NASA e verrà utilizzato sul bus della sonda vincitrice. Attualmente la progettazione di questo sistema è in corso al Langley Research Center e un primo prototipo a grandezza naturale ha già simulato le fasi di aggancio e trasporto in sicurezza del masso.

Altri sistemi analoghi sono in fase di prototipazione e test al Goddard Space Flight Center e al Jet Propulsion Laboratory. Sempre per questa missione dovranno essere sviluppati anche una serie di tecnologie volte al supporto dell’equipaggio che la raggiungerà successivamente, in particolare dovrà essere sviluppato e testato il sistema di docking internazionale (Passive International Docking Standard System), le strutture e le maniglie di supporto agli astronauti in EVA, i sistemi di comunicazione con Orion e una “cassetta attrezzi” per le EVA.

Infine la terza fase della missione ARM, la vera e propria missione con equipaggio, Asteroid Redirect Crewed Mission (ARCM). Questa è attualmente prevista intorno al 2026 e attualmente è pianificata come EM-5, ovvero la quinta del sistema SLS/Orion che a partire dal 2023, con EM-2, avrà una cadenza di circa una missione all’anno oltre la LEO.

La missione ARCM avrà una durata di circa 24 giorni e un equipaggio di due soli astronauti, con l’utilizzo della capsula Orion e una serie di tecnologie dedicate alla missione. Questo “mission kit” comprenderà il sistema di docking per agganciarsi alla missione automatica ormai in orbita lunare, una nuova “cassetta attrezzi” per le EVA, tutto quanto necessario per il supporto alle passeggiate spaziali comprese le tute e il sistema di ri-pressurizzazione della capsula.

Dopo 12 giorni di viaggio, a 73.000km dalla Terra la capsula aggancerà la missione automatica ARRM con il masso campione, di lì l’equipaggio rimarrà agganciato per 5 giorni al complesso ed effettuando 2 EVA di 4 ore ciascuna. Infine, al termine della missione, Orion effettuerà una Trans Earth Injection per il rientro a Terra dopo 24 giorni dalla partenza.