NASA progetta arpione per prelevare campioni di cometa

Perché prendersi il disturbo e il rischio di atterrare sulla superficie di una cometa lanciata a 200.000 km/h che genera una scia di pericolosissimi pezzi di roccia e ghiaccio, quando si può arpionarla e sondarla da lontano?
Gli scienziati del Goddard Space Flight Center della NASA sono al lavoro sul design di un arpione capace di raccogliere campioni da una cometa lanciata a tutta velocità nel Sistema Solare.
In laboratorio, l'arma che spara questo arpione è una balista metallica alta quasi due metri, il cui arco è stato realizzato a partire dalle barre metalliche che compongono le sospensioni di un camion, ed è dotata una corda fatta da un cavo d'acciaio spesso circa un centimetro.
La potenza di questa balista è tale da poter lanciare gli arpioni di test ad oltre un chilometro di distanza, se la corsa dei dardi non venisse bruscamente interrotta dal loro bersaglio; e la messa in tensione della corda è possibile soltanto tramite un argano elettrico in grado di tirare il cavo d'acciaio per simulare differenti livelli di forza.
L'arpione viene testato da mesi contro botti piene di sabbia, sale e pietre in proporzioni tali da simulare in modo discretamente accurato la consistenza di una cometa. Una volta azionata la balista, il proiettile scatta ad una velocità prossima a quella del suono, perforando il bersaglio con un suono simile a quello di un colpo di cannone.

"Abbiamo dovuto fissare la balista al pavimento, perché il rinculo faceva saltare il basamento dopo ogni tiro" spiega Donald Wegel, ingegnere della NASA a capo del progetto. "Non siamo sicuri di cosa possiamo incontrare sulla cometa: la superficie può essere soffice, principalmente composta da polvere, oppure essere di ghiaccio mescolato a pietra, o anche solida roccia. Più facilmente, ci saranno aree con composizioni differenti, per cui dobbiamo progettare un arpione capace di penetrare una gamma ragionevole di materiali".
"L'obiettivo immediato " continua Wegel, "è di capire quanta energia sia necessaria per penetrare a differenti profondità in differenti materiali. Quale profilo della punta dell'arpione penetra meglio specifici materiali? Come influiscono la massa e la sezione dell'arpione nella penetrazione? La balista ci consente di raccogliere questi dati al sicuro, e di usarla per fornire delle dimensioni al cannone che verrà utilizzato per la missione".
Prelevare un campione di cometa potrebbe rappresentare una vera e propria rivoluzione per quanto riguarda le nostre teorie sull'origine del Sistema Solare. "Una delle ragioni più affascinanti per andare incontro ai problemi e ai costi del raccogliere campioni di cometa è di dare un'occhiata al 'brodo primordiale', molecole biologiche che potrebbero aver dato origine alla vita".
Di tutte le varie alternative ideate per prelevare campioni di materiale cometario, forse quella della balista può sembrare una delle più bizzarre, ma probabilmente è anche la soluzione che comporterebbe meno problemi.

Le comete dispongono di una gravità molto limitata, e operare sulla loro superficie sarebbe molto simile a lavorare nel vuoto spaziale. "Una sonda non può attualmente atterrare su una cometa; dovrebbe attaccarsi ad essa in qualche modo, probabilmente con una specie di arpione. Per questo motivo abbiamo pensato che se si dovesse utilizzare un arpione, tanto vale prelevare anche dei campioni" sostiene Joseph Nuth, esperto di comete della NASA e membro del progetto.
La sfida, tuttavia, non è delle più semplici: occorrerà capire quale sia il profilo e la sezione più adatta per la punta dell'arpione e il fusto, e calibrare al meglio la potenza della balista per perforare differenti tipologie di materiale. L'obiettivo è quello di ottenere un arpione il più piccolo possibile, capace di penetrare in profondità nella cometa e incamerare in uno scompartimento integrato nel fusto alcuni campioni di materiale.
"Non si può sviluppare questo progetto interamente al computer, perché nessuno lo ha mai fatto, i dati ancora non esistono. Abbiamo bisogno di ottenere dati da esperimenti come questo prima di poter costruire un modello computerizzato" spiega Nuth.
Ciò che dovrebbe confortare è che la tecnica dell'arpione non è nuova, e sarà utilizzata a breve dalla missione Rosetta della ESA: la sonda Philae si aggrapperà alla cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko nel 2014 per analizzare la regolite che compone il bolide. "L'arpione di Rosetta ha un design ingegnoso, ma non raccoglie campioni" dice Wegel. "Utilizzeremo il loro lavoro e lo porteremo avanti per includere una cartuccia per la raccolta di campioni".
NASA developing comet harpoon for sample return