Riassunto:
La scena dello spazioporto comunemente vista nei film e nei giochi di fantascienza potrebbe diventare gradualmente una realtà nei prossimi vent'anni. La National Aeronautics and Space Administration (NASA) prevede di costruire una stazione spaziale lunare "Gateway". Non solo diventerà la prima stazione spaziale dell’umanità in orbita attorno alla Luna, ma potrebbe anche svolgere un ruolo simile a un “aeroporto spaziale lunare” per fornire servizi di assemblaggio, attracco e trasferimento per veicoli spaziali con equipaggio, veicoli spaziali cargo e lander lunari.
I team di ricerca della Texas A&M University, del NASA Johnson Space Center e della Purdue University hanno recentemente proposto un piano di gestione del traffico di veicoli spaziali per la Stazione Spaziale Gateway, incluso un relativo algoritmo di mantenimento dell'orbita e regole di attesa in orbita, con l'obiettivo di evitare il rischio di caos o addirittura di collisione quando più veicoli spaziali si avvicinano contemporaneamente alla stazione spaziale in futuro.
Secondo l'attuale piano della NASA, Gateway sarà lanciato già nel 2027. La stazione spaziale servirà al programma di allunaggio "Artemis" e diventerà un importante hub per la navicella spaziale con equipaggio Orion, i veicoli spaziali cargo e i lander lunari. In precedenza, la NASA aveva rivelato che Gateway utilizzerà un sistema di propulsione elettrico solare ad alta potenza e SpaceX ha anche ottenuto contratti pertinenti per il trasporto di forniture per il progetto.
Il gateway funzionerà in un'orbita speciale chiamata "orbita quasi rettilinea dell'alone" (NRHO). Si tratta di un'orbita sottile, quasi a forma di uovo attorno alla Luna: la stazione spaziale passerà a circa 1.600 miglia sopra il polo nord della Luna, per poi estendersi in un'area a circa 40.000 miglia oltre il polo sud della Luna. L'orbita mantiene comunicazioni continue con la Terra e richiede relativamente poco propellente per la manutenzione orbitale, quindi è considerata adatta per il funzionamento a lungo termine di una stazione spaziale lunare.
Tuttavia, anche l'effetto gravitazionale congiunto della Terra e della Luna complica questo ambiente. A differenza degli aeroporti di terra, gli aerei in arrivo non possono semplicemente “parcheggiare” nelle vicinanze per aspettare un posto libero. Tutti i veicoli spaziali sono in continuo movimento ad alta velocità e i veicoli spaziali in attesa di attraccare potrebbero dover rimanere attorno al Gateway per ore, giorni o addirittura settimane.
Per risolvere questo problema, il gruppo di ricerca ha condotto migliaia di simulazioni per testare come più velivoli possano condividere in sicurezza le orbite in presenza di errori di navigazione, deviazioni di accensione dei propulsori e altri disturbi. La soluzione principale proposta nello studio è quella di disporre di veicoli spaziali in attesa distribuiti davanti o dietro il Gateway secondo posizioni precalcolate, formando una formazione simile ad un "filo di perle".
I ricercatori non hanno consentito a ciascun aereo in visita di mantenere la propria orbita in modo indipendente, ma hanno utilizzato un algoritmo di mantenimento dell'orbita relativa per regolare continuamente la propria posizione utilizzando il Gateway come riferimento spaziale. I risultati mostrano che correzioni dell’orbita più frequenti ma più piccole possono mantenere l’aereo in una formazione più stretta e prevedibile, comportando solo un limitato consumo aggiuntivo di carburante. Questo approccio aiuta a ridurre il rischio che i veicoli spaziali si avvicinino o entrino in collisione.
Risultati rilevanti sono stati pubblicati sulla rivista Acta Astronautica. Il gruppo di ricerca ha sottolineato che questi piani non sono ancora regolamenti obbligatori sul traffico spaziale, ma una serie di quadri tecnici per l’arrivo, la partenza e l’attesa in orbita dei futuri veicoli spaziali lunari. La NASA ha attualmente sviluppato standard di interoperabilità per Gateway che coinvolgono attracco, rendezvous, comunicazioni e sistemi robotici, e questa ricerca risponde ulteriormente a una domanda altrettanto critica: dove e come dovrebbero attendere i veicoli spaziali in visita quando il porto di attracco non è ancora libero.
Anche se per il momento non ci saranno nastri trasportatori bagagli, negozi duty-free o dispute sui posti nella visione della NASA, il meccanismo di pianificazione del traffico richiesto da Gateway significa che gli esseri umani stanno iniziando a stabilire regole di base per frequenze più elevate e navigazione nello spazio profondo più complessa. Con l’aumento delle attività di esplorazione lunare, questa stazione spaziale lunare potrebbe diventare un importante nodo per l’umanità verso il futuro trasporto lunare normalizzato.
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