(AGENPARL) - Roma, 18 Febbraio 2024[lid] Nel 1994, una missione congiunta della NASA e del Dipartimento della Difesa (DOD) chiamata Clementine ha cambiato radicalmente la nostra visione della Luna. Trattandosi della prima missione statunitense sulla Luna in più di due decenni, gli obiettivi primari di Clementine prevedevano dimostrazioni tecnologiche per testare le prestazioni dei componenti leggeri e dei sensori. I sensori leggeri a bordo della navicella spaziale hanno restituito 1,6 milioni di immagini digitali, fornendo le prime mappe multispettrali e topografiche globali della Luna. I dati provenienti da uno strumento radar hanno indicato che grandi quantità di ghiaccio d’acqua potrebbero trovarsi in crateri permanentemente in ombra al polo sud lunare, mentre altre regioni polari potrebbero rimanere vicino alla luce solare permanente. Sebbene un problema tecnico abbia impedito il previsto sorvolo di un asteroide, lo studio di Clementine sulla Luna ha dimostrato che una missione dimostrativa tecnologica può realizzare risultati scientifici significativi.
A sinistra: il modello ingegneristico Clementine in mostra al National Air and Space Museum (NASM) dello Smithsonian Institution a Washington, DC Credito immagine: cortesia NASM. A destra: illustrazione schematica che mostra i principali componenti e sensori di Clementine.
La Strategic Defense Initiative Organization del DOD, ribattezzata Ballistic Missile Defense Organization nel 1993, ha diretto il progetto Clementine, formalmente chiamato Deep Space Program Science Experiment. Il Naval Research Laboratory (NRL) di Washington, DC, ha gestito la progettazione della missione, la produzione e il test dei veicoli spaziali, l’integrazione dei veicoli di lancio, il supporto a terra e le operazioni di volo. Il Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) di Livermore, in California, ha fornito i nove strumenti scientifici, tra cui fotocamere leggere per immagini e sensori di rilevamento. Il Goddard Space Flight Center della NASA a Beltsville, nel Maryland, ha fornito supporto per la traiettoria e la pianificazione della missione per la fase lunare, e il Jet Propulsion Laboratory della NASA a Pasadena, in California, ha fornito la traiettoria e la pianificazione della missione per l’incontro con l’asteroide e le comunicazioni e il tracciamento nello spazio profondo attraverso lo spazio profondo. Rete. La missione principale pianificata da Clementine prevedeva il test di nuove tecnologie satellitari leggere nel difficile ambiente dello spazio profondo. Come missione secondaria, Clementine osserverebbe la Luna per due mesi utilizzando i suoi molteplici sensori, quindi lascerebbe l’orbita lunare e viaggerebbe verso 1620 Geographos, un asteroide pietroso, allungato e lungo 1,6 miglia. Ad una distanza di 5,3 milioni di miglia dalla Terra, Clementine volerebbe entro 62 miglia dall’asteroide vicino alla Terra, restituendo immagini e dati utilizzando la sua suite di sensori.
A sinistra: i tecnici preparano Clementine per un test in una camera anecoica prima della spedizione al sito di lancio. Al centro: i lavoratori abbassano la copertura del carico utile su Clementine già montata sul suo veicolo di lancio Titan IIG. A destra: decollo di Clementine dall’aeronautica militare di Vandenberg, ora Space Force, base in California.
L’idea iniziale alla base di una missione dimostrativa tecnologica congiunta NASA/DOD è iniziata nel 1990, con il finanziamento approvato nel marzo 1992 a NRL e LLNL per avviare rispettivamente la progettazione di Clementine e dei suoi sensori. In 22 mesi incredibilmente brevi, la navicella spaziale ha completato la progettazione, la costruzione e i test per prepararla al volo. Clementine è stato lanciato il 25 gennaio 1994 dallo Space Launch Complex 4-West della Vandenberg Air Force, ora Space Force, base in California su un razzo Titan IIG.
Traiettoria di Clementine dal lancio all’inserimento nell’orbita lunare. Credito immagine: per gentile concessione del Lawrence Livermore National Laboratory.
La navicella spaziale trascorse i successivi otto giorni in orbita terrestre bassa controllando i suoi sistemi. Il 3 febbraio, un motore a razzo a propellente solido si è acceso per posizionarlo su una traiettoria ad anello di fasatura lunare che includeva due passaggi ravvicinati della Terra per ottenere energia sufficiente per raggiungere la Luna. Durante la prima orbita, la navicella spaziale sganciò l’Interstage Adapter Subsystem che rimase in un’orbita terrestre altamente ellittica per tre mesi raccogliendo dati sulle radiazioni mentre passava ripetutamente attraverso le cinture di radiazione di Van Allen. Il 19 febbraio, Clementine ha acceso il proprio motore per posizionare la navicella spaziale in un’orbita lunare polare altamente ellittica con un periodo di 8 ore. Una seconda accensione due giorni dopo pose Clementine nella sua orbita di mappatura di 5 ore. Il primo ciclo di mappatura è iniziato il 26 febbraio, è durato un mese, e il secondo ciclo si è concluso il 21 aprile, seguito da osservazioni speciali.
A sinistra: immagine composita della regione polare sud della Luna. Al centro a sinistra: immagine del cratere Tycho. Al centro a destra: immagine del cratere Rydberg. A destra: immagine composita della regione polare nord della Luna.
Durante il primo mese di mappatura, il punto più basso dell’orbita di Clementine era sopra l’emisfero meridionale per consentire immagini a risoluzione più elevata e altimetria laser sulle regioni polari meridionali. Clementine ha regolato la sua orbita per posizionare il punto più basso sopra l’emisfero settentrionale per il secondo mese di mappatura per ottenere immagini della regione polare nord con una risoluzione più elevata. Clementine ha trascorso le ultime due settimane in orbita colmando eventuali lacune ed eseguendo studi aggiuntivi alla ricerca di ghiaccio nella regione del polo nord. Per 71 giorni e 297 orbite lunari, Clementine ha ripreso la Luna, restituendo 1,6 milioni di immagini digitali, molte con una risoluzione di 330 piedi. Ha mappato l’intera superficie della Luna, comprese le regioni polari, a lunghezze d’onda dal vicino ultravioletto al visibile fino al lontano infrarosso. L’altimetria laser ha fornito la prima mappa topografica globale della Luna. Dati simili provenienti dalle missioni Apollo hanno mappato solo le regioni equatoriali della Luna che si trovano sotto il percorso orbitale della navicella. Il tracciamento radio della navicella spaziale ha perfezionato la nostra conoscenza del campo gravitazionale della Luna. Una scoperta con un’applicazione significativa alle future missioni di esplorazione, Clementine ha trovato aree vicino alle regioni polari dove possono esistere quantità significative di ghiaccio d’acqua nei fondi dei crateri permanentemente in ombra. Al contrario, Clementine ha scoperto altre regioni vicino ai poli che potrebbero rimanere esposte alla luce solare quasi perpetua, fornendo un’abbondante fonte di energia per i futuri esploratori. Il numero di Science del 16 dicembre 1994 , vol. 266, n. 5192, pubblicò i primi risultati di Clementine. Il team del progetto Clementine ha raccolto una serie di lezioni apprese dalla missione per aiutare lo sviluppo e le operazioni future dei veicoli spaziali.
A sinistra: una mappa globale della Luna creata dalle immagini di Clementine. A destra: una mappa topografica globale della Luna basata sui dati Clementine.
A sinistra: immagine composita della Terra presa da Clementine dall’orbita lunare. Al centro a sinistra: immagine colorata dell’intera Terra sopra il polo nord lunare. Al centro a destra: vista migliorata a colori della Luna illuminata dalla luminosità della Terra, della corona solare e del pianeta Venere. A destra: immagine migliorata a colori della Luna illuminata dalla Terra, della corona solare e dei pianeti Saturno, Marte e Mercurio.
Terminato il tempo di osservazione della Luna, Clementine lasciò l’orbita lunare il 5 maggio, dirigendosi verso Geographos attraverso altri due sorvoli ravvicinati assistiti dalla gravità terrestre. Sfortunatamente, due giorni dopo, un problema tecnico al computer causò un mancato funzionamento di uno dei propulsori di controllo dell’assetto della navicella per 11 minuti, consumando carburante prezioso e mandando Clementine in una rotazione di 80 rotazioni al minuto. Il problema avrebbe ridotto significativamente il ritorno dei dati dal passaggio ravvicinato dell’asteroide previsto per agosto e i gestori hanno deciso di mantenere la navicella spaziale in un’orbita geocentrica ellittica. Un’interruzione dell’alimentazione elettrica a giugno ha reso incomprensibile la telemetria di Clementine. Il 20 luglio, la gravità lunare spinse la navicella spaziale nell’orbita solare e la missione terminò ufficialmente l’8 agosto. I controllori di terra ripresero brevemente i contatti tra il 20 febbraio e il 10 maggio 1995, ma Clementine non trasmise dati utili.
Nonostante la perdita del sorvolo del Geographos, Clementine ha lasciato un’eredità duratura. La missione ha dimostrato che un volo concepito principalmente come dimostrazione tecnologica può realizzare risultati scientifici significativi. I dati restituiti da Clementine hanno rivoluzionato la nostra conoscenza della storia e dell’evoluzione lunare. La scoperta degli ambienti unici ai poli lunari, inclusa la probabilità di grandi quantità di ghiaccio d’acqua in regioni permanentemente in ombra, ha cambiato le prospettive per le future missioni scientifiche e l’esplorazione umana. Le successive missioni scientifiche, come il Lunar Prospector e il Lunar Reconnaissance Orbiter della NASA, la navicella spaziale cinese Chang’e e la navicella spaziale indiana Chandrayaan, si basarono tutte sulla conoscenza ottenuta per prima da Clementine. Le attuali missioni senza equipaggio prendono di mira le regioni polari lunari per aggiungere verità terrestre alle osservazioni orbitali, e il programma Artemis della NASA intende far sbarcare la prima donna e la prima persona di colore in quella regione come passo verso l’esplorazione lunare sostenibile.
