Missione umana su asteroidi, microgravità potrebbe creare valanghe a catena

I risultati di un esperimento di microgravità suggeriscono che i detriti e la polvere che ricoprono gli asteroidi e le comete potrebbero comportarsi in modo diverso in condizioni di micro-gravità, creando smottamenti molto più grandi di quelli che avverrebbero sulla Terra, rendendo queste superfici meno stabili di quanto precedentemente immaginato.

“Vediamo alcuni esempi di effetti a catena ovunque. Quando scegliamo un’arancia da un mucchio in un supermercato, alcune possono essere prese facilmente, ma altre fanno crollare tutto. Quelle arance ‘portanti’ sono parte di una catena di forze che è presente all’interno della struttura,” ha detto Naomi Murdoch, ricercatore presso l’Institut Supérieur de l’Aéronautique et de l’Espace di Tolosa. “Un aspetto importante di tali catene è che danno ad un materiale granulare una sorta di ‘memoria’ delle forze a cui sono stati esposti. Invertendo la direzione di una forza si può rompere la catena, rendendo la pila meno stabile.”

Rozītis e Murdoch hanno avuto la possibilità, per dare fondamento alle loro tesi, di partecipare ad un programma dell’Agenzia Spaziale Europea che ha permesso di fare esperimenti all’interno di un Airbus A300 che ha volato in una serie di manovre paraboliche, grazie alle quali all’interno della cabina si sono create le condizioni di micro-gravità per circa 30 minuti.

L’esperimento Asteroid (AstEx) consisteva in un cilindro riempito con perle di vetro ed un tamburo rotante al centro. Durante alcune fasi di caduta libera nei voli parabolici, il tamburo interno di AstEx è stato sfilato per 10 secondi e quindi è stato invertito il senso di rotazione. Le telecamere ad alta velocità hanno ripreso gli strati superiore e inferiore di perline attraverso delle lastre di vetro. Dopo il volo, è stato applicato alle immagini un programma per tracciare il movimento delle particelle per analizzarne il comportamento.

L’esperimento AstEx è stato progettato da Murdoch, Rozītis e dai colleghi della Open University e dell’Università del Maryland. I dati hanno mostrato come si costruiscono le catene di forza tra le perline quando esposte ad una forza in una direzione, e come tali catene vengono rotte quando la forza viene invertita, sia in micro-gravità che sulla Terra.

“Si pensa che molti asteroidi più piccoli siano interamente costituiti di materiale granulare – in pratica sono mucchi di roccia e ghiaia tenuti insieme dalla forza di gravità. Comprendere la fisica dei materiali granulari è importante per interpretare le immagini spaziali di questi piccoli corpi, per capire la loro evoluzione, e anche per aiutare future missioni spaziali che interagiranno con le loro superfici granulari “, ha detto Murdoch. “AstEx ci ha permesso di studiare il comportamento dei grani in condizioni che sono simili a quelle riscontrate sulle superfici di asteroidi e comete.”

Il gruppo nell’esperimento ha trovato che, sebbene le particelle vicine alla superficie di rotazione del tamburo risentano meno in micro-gravità del cambio di direzione, quelle sul bordo del cilindro si spostano più che in condizioni di gravità terrestre. Ciò implica che qualsiasi modifica alle catene di forza in ambienti a bassa gravità potrebbe essere sentita a distanze molto più grandi.

Durante le loro orbite, comete e asteroidi possono sperimentare forze in una certa direzione per lunghi periodi, ad esempio durante un incontro planetario o a causa della rotazione del corpo. I risultati di AstEx suggeriscono che un evento come un impatto con un altro meteorite o l’atterraggio di un veicolo spaziale possono avere effetti a lunga distanza sulla stabilità dell’oggetto spaziale.

“L’atterraggio di un lander sulla superficie laterale di un piccolo mucchio di macerie di un asteroide potrebbe forse causare una valanga sul lato opposto, a causa del trasporto a lunga distanza delle forze attraverso le catene”, ha detto Murdoch.

Ben Rozītis della Open University ha presentato i risultati dell’esperimento al National Astronomy Meeting di St. Andrews, negli Stati Uniti, lo scorso 4 luglio.