​​Visitare un asteroide​

Oggi gli asteroidi non appartengono più soltanto alla fantascienza. Sonde robotiche li hanno sorvolati, orbitati, toccati e persino bombardati per raccogliere campioni. Le missioni Dawn, Hayabusa, Hayabusa2 e OSIRIS-REx hanno trasformato questi corpi celesti in autentici laboratori naturali, permettendoci di studiare la nascita del Sistema solare, la presenza di acqua e molecole organiche e, forse, le condizioni che potrebbero aver favorito l’origine della vita. 

Dai viaggi immaginari alle prime esplorazioni 

Il primo viaggio immaginario dell’uomo verso gli asteroidi risale al 1839. Quell’anno furono pubblicate a Londra, entrambe anonimamente, due opere che raccontavano una visita a Cerere. In “A Fantastical Excursion into the Planets”, un viaggiatore dello spazio visita tutti i pianeti del Sistema solare e dedica particolare attenzione ai quattro asteroidi allora conosciuti. Il racconto anticipava molti degli interrogativi che, circa un secolo più tardi, sarebbero diventati centrali nella ricerca scientifica: quale fosse la forma degli asteroidi, se possedessero un’atmosfera, se fossero abitati e quale fosse la loro origine. Una delle ipotesi immaginate era che gli asteroidi fossero i frammenti di un antico pianeta esploso. Il secondo viaggio verso Cerere, sempre del 1839, è narrato in una poesia intitolata “Immortality”. Il protagonista raggiunge Cerere in appena dieci minuti, a una velocità addirittura superiore a quella della luce. La superficie del corpo celeste viene descritta come ricoperta da un “manto erboso verde-brunastro” e, soprattutto, come abitata da migliaia di persone. La sorpresa è che questi abitanti non sono nativi di Cerere, ma esseri umani provenienti dalla Terra. Queste fantasie mostrano quanto presto gli asteroidi siano diventati oggetti privilegiati dell'immaginazione scientifica. Nel XXI secolo, tuttavia, la realtà ha cominciato a superare la fantasia. 

L’età d’oro dell’esplorazione degli asteroidi 

I primi decenni del XXI secolo possono essere considerati una vera età d’oro per l’esplorazione degli asteroidi. Le sonde Voyager, negli anni Settanta e Ottanta, avevano fornito le prime immagini ravvicinate dei pianeti esterni, sorvolando Giove, Saturno, Urano e Nettuno. Successivamente, l’attenzione si è spostata verso gli oggetti più piccoli del Sistema solare: comete e asteroidi. Diverse sonde hanno fotografato da vicino asteroidi come 10 Lutetia, rivelando corpi dalle forme irregolari e dalle superfici profondamente segnate dagli impatti. Ma la missione che più di ogni altra ha cambiato la nostra conoscenza della fascia principale degli asteroidi è stata Dawn. 

Dawn: il viaggio verso Vesta

La sonda Dawn venne lanciata il 27 settembre 2007 da Cape Canaveral, in Florida. Il 16 luglio 2011 raggiunse Vesta, il quarto asteroide scoperto, e lo studiò fino al settembre 2012. Successivamente compì un’impresa senza precedenti: abbandonò l’orbita di Vesta e viaggiò verso Cerere per entrare nella sua orbita. Era la prima volta che una sonda lasciava deliberatamente l’orbita di un corpo celeste per orbitare attorno a un altro. Dawn rimase in orbita attorno a Cerere dal 5 marzo 2015 fino al 31 ottobre 2018, quando terminò il propellente. La possibilità di compiere un viaggio interplanetario di questo tipo fu resa possibile dall’impiego di un motore ionico, una tecnologia che il direttore della missione e ingegnere capo Marc Rayman aveva conosciuto anche grazie alla fantascienza televisiva. Rayman aveva infatti lavorato alla missione Deep Space 1, che nel 2001 effettuò un sorvolo cometario e fu la prima sonda a utilizzare la propulsione ionica per un viaggio interplanetario. Dawn permise così di trasformare un’idea che sembrava appartenere a Star Trek in una realtà scientifica. 

Vesta, un piccolo mondo 

Vesta ha un diametro medio di circa 522 chilometri. Sebbene sia molto più piccolo di un pianeta, Dawn dimostrò che è molto più complesso di quanto suggerisca la semplice definizione di “asteroide”. Vesta possiede infatti una struttura simile a quella di un piccolo pianeta, con un nucleo denso di ferro e nichel, un mantello e una crosta. La sua superficie conserva inoltre le tracce di enormi collisioni avvenute nel passato. Uno degli impatti più impressionanti, avvenuto forse circa un miliardo di anni fa, scavò nell’emisfero meridionale un cratere largo oltre 500 chilometri. Al suo centro si innalza una montagna più alta del doppio dell’Everest, se misurata rispetto al livello del mare. L’energia dell’impatto provocò fratture anche a grande distanza, vicino all’equatore, dove si formò un vasto sistema di canyon. Vesta si rivelò dunque più simile a un “mini-pianeta” che al piccolo corpo roccioso e informe che normalmente associamo alla parola asteroide. 

Hayabusa, Hayabusa2: riportare un asteroide sulla Terra 

L’esplorazione degli asteroidi non si è limitata alla loro osservazione a distanza. Una delle svolte più importanti è stata la possibilità di prelevare campioni direttamente dalla loro superficie e riportarli sulla Terra. La prima missione di questo tipo fu la giapponese Hayabusa, che nel 2005 raggiunse l’asteroide Itokawa. Non fu una missione facile: diversi motori della sonda si guastarono e il viaggio di ritorno fu estremamente complesso. Nonostante tutto, Hayabusa riuscì a rientrare sulla Terra nel 2010 portando con sé oltre 1.500 minuscoli granelli di polvere asteroidale. L’analisi di questi campioni rivelò, anni dopo, la presenza di acqua nei materiali di Itokawa. Fu la prima volta che l’acqua venne identificata direttamente in campioni raccolti sulla superficie di un asteroide. La scoperta rafforzò l’idea che alcuni asteroidi possano rappresentare importanti riserve di acqua per le future attività umane nello spazio. 

L’erede di Hayabusa, Hayabusa2, raggiunse l’asteroide Ryugu nel giugno 2018. Il suo nome deriva da Ryūgū-jō, il leggendario palazzo sottomarino delle fiabe giapponesi. Ryugu si è rivelato un mondo sorprendente. Misura circa un chilometro all’equatore e 875 metri da polo a polo e presenta una forma quasi ottagonale, molto diversa dall’aspetto irregolare che gli scienziati si aspettavano prima della missione. È inoltre uno degli oggetti più scuri osservati nel Sistema solare, con un’albedo compresa tra circa l’1,4 e l’1,8%. La sua superficie è ricoperta di massi, caratteristica tipica di quello che viene definito un asteroide “rubble pile”, cioè un corpo costituito in gran parte da materiale frammentato e aggregato dalla gravità. Uno dei massi più grandi, largo circa 160 metri, è stato chiamato Otohime. Ryugu possiede inoltre numerosi crateri, ma l’assenza di crateri molto piccoli e la relativa giovinezza di quelli osservati suggeriscono che la superficie venga continuamente modificata dagli impatti e dalle vibrazioni sismiche. 

Atterrare, bombardare e raccogliere 

Il 22 febbraio 2019 Hayabusa2 effettuò un breve contatto con la superficie di Ryugu. La sonda sparò un piccolo proiettile di tantalio nel terreno per sollevare materiale che potesse essere raccolto. Poco dopo, il 4 aprile 2019, Hayabusa2 compì un'altra impresa storica: colpì deliberatamente l’asteroide con un proiettile di rame esplosivo, creando un cratere artificiale. In seguito la sonda tornò sul luogo dell’impatto per raccogliere materiale proveniente dal sottosuolo, rimasto protetto dall’ambiente spaziale. La missione portò inoltre sull’asteroide piccoli rover. A causa della gravità estremamente debole, i veicoli non potevano muoversi normalmente come sulla Terra: si spostavano effettuando piccoli salti sulla superficie. Queste tecnologie hanno trasformato Ryugu in un vero laboratorio sperimentale per lo studio degli asteroidi. 

Bennu e la missione OSIRIS-Rex 

Contemporaneamente all'esplorazione di Ryugu, una missione statunitense raggiunse l’asteroide Bennu, largo circa 500 metri. La sonda OSIRIS-REx, lanciata nel 2016, entrò nell’orbita di Bennu il 3 dicembre 2018. La distanza era straordinariamente ridotta: la sonda arrivò a circa 1,19 chilometri dalla superficie, stabilendo un primato per l’orbita attorno a un piccolo corpo celeste. Bennu ha una forma simile a quella di Ryugu e una superficie estremamente scura. Gli scienziati hanno inoltre osservato un fenomeno sorprendente: particelle di materiale vengono periodicamente espulse dalla superficie. Alcune raggiungono velocità sufficienti per sfuggire alla gravità dell’asteroide e disperdersi nello spazio; altre rimangono temporaneamente intrappolate nel campo gravitazionale di Bennu e possono ricadere sulla superficie. Bennu è quindi uno degli esempi di asteroide attivo, una categoria molto rara di piccoli corpi celesti. La missione aveva come obiettivo principale la raccolta di campioni e il loro ritorno sulla Terra. I dati raccolti hanno già fornito informazioni preziose sulla composizione di Bennu e sulla storia del Sistema solare. 

Dalla scienza alla difesa planetaria 

Le missioni verso gli asteroidi possono essere suddivise in due grandi categorie. La prima comprende le missioni dedicate alla ricerca scientifica: sorvoli, orbite, atterraggi e raccolta di campioni. La seconda riguarda invece la difesa planetaria. Gli impatti asteroidali sulla Terra possono avere conseguenze devastanti. Per questo motivo gli scienziati studiano da decenni metodi per modificare la traiettoria di un asteroide potenzialmente pericoloso. Un passaggio fondamentale è stato il progetto DART, acronimo di Double Asteroid Redirection Test. La missione aveva come bersaglio il sistema binario Didymos, costituito dal corpo principale e dal piccolo satellite Dimorphos. L'obiettivo non era distruggere l'asteroide, ma dimostrare che un impatto cinetico controllato può modificare l’orbita di un piccolo corpo celeste. Il concetto è semplice: una sonda viene fatta schiantare contro l’asteroide ad altissima velocità, trasferendogli una piccola quantità di quantità di moto e modificandone la traiettoria. La missione Hera dell’Agenzia Spaziale Europea è stata concepita come complemento scientifico a DART, per studiare in dettaglio il sistema e gli effetti dell’impatto. Insieme, queste missioni rappresentano un passo importante verso una futura capacità di difesa planetaria. 

I prossimi mondi da esplorare 

Il futuro dell’esplorazione asteroidale prevede missioni sempre più numerose e diversificate. La missione Lucy è stata progettata per visitare diversi asteroidi troiani di Giove, mentre la missione Psyche è dedicata all’omonimo asteroide metallico. Psyche è particolarmente interessante perché potrebbe rappresentare il nucleo esposto di un antico corpo differenziato, simile per composizione a ciò che si trova all’interno dei pianeti rocciosi. Studiare Psyche potrebbe quindi offrire agli scienziati la prima opportunità di osservare direttamente un mondo dominato dai metalli e, indirettamente, di comprendere meglio la struttura dei nuclei planetari. Si stanno inoltre sviluppando missioni più piccole ed economiche. Invece di inviare una grande sonda verso ogni asteroide interessante, sarà possibile utilizzare numerosi piccoli satelliti, capaci di effettuare sorvoli e raccogliere immagini e dati. Un'altra idea prevede l’impiego di piccoli robot autonomi in grado di saltare sulla superficie degli asteroidi. Questi dispositivi potrebbero funzionare come veri e propri esploratori preliminari, analizzando rapidamente il terreno prima dell’arrivo di missioni più grandi. La propulsione elettrica solare rappresenterà un elemento fondamentale di questa nuova generazione di missioni, consentendo di raggiungere un numero molto maggiore di piccoli corpi celesti. 

Asteroidi e miniere spaziali 

Gli asteroidi non sono interessanti soltanto dal punto di vista scientifico. Alcuni potrebbero diventare, in futuro, vere e proprie risorse extraterrestri. Nel 2015 gli Stati Uniti approvarono una legge che riconosceva ai cittadini statunitensi impegnati nel recupero commerciale di risorse asteroidali il diritto di possedere, utilizzare e vendere tali risorse, incoraggiando lo sviluppo dell’esplorazione mineraria spaziale. L’idea di catturare un asteroide e sfruttarne le risorse sembra ancora fantascientifica, ma alcuni progetti governativi hanno studiato concretamente questa possibilità Uno degli obiettivi principali sarebbe l’estrazione di acqua. In un ambiente spaziale, infatti, l’acqua non serve soltanto per bere: può essere separata in idrogeno e ossigeno, che costituiscono un eccellente propellente per i razzi. Gli asteroidi ricchi di ghiaccio e minerali idrati potrebbero quindi diventare delle vere e proprie oasi spaziali, fornendo acqua e carburante alle future missioni. Anche i metalli sono potenzialmente preziosi. Ferro, nichel e altri elementi potrebbero essere utilizzati per costruire strutture direttamente nello spazio, riducendo la necessità di trasportare materiali dalla Terra. Tuttavia, l’idea di una corsa alle risorse asteroidali pone anche una questione etica: quanto del Sistema solare dovrebbe essere sfruttato dall’uomo e quanto dovrebbe invece essere preservato come ambiente naturale? Alcuni scienziati e filosofi hanno proposto un principio prudenziale: utilizzare soltanto una parte delle risorse disponibili e conservare il resto come una sorta di “wilderness” cosmica. 

Conclusioni 

Il percorso che conduce dai viaggi immaginari del 1839 alle moderne missioni spaziali è sorprendente. Gli autori dell’Ottocento immaginavano esseri umani che arrivavano su Cerere, incontravano altri terrestri e camminavano su superfici ancora completamente sconosciute. Oggi, le nostre sonde stanno scoprendo qualcosa di altrettanto affascinante: mondi complessi, dinamici e diversi tra loro. Vesta ha mostrato le caratteristiche di un piccolo pianeta roccioso, mentre Cerere ha rivelato una storia dominata dall’acqua, dai sali e dalla chimica organica. Ryugu e Bennu hanno dimostrato che gli asteroidi possono essere corpi estremamente fragili e dinamici, composti da aggregati di rocce e polveri. Le missioni di raccolta dei campioni hanno inoltre iniziato a portare sulla Terra materiale incontaminato proveniente da questi antichi abitanti del Sistema solare. 

Forse l’uomo visiterà davvero un asteroide in futuro. Grazie alle sonde automatiche, l’umanità ha cominciato a muoversi tra questi piccoli mondi e trasformare l’antico sogno di “visitare un asteroide” in una realtà scientifica. Dalle fantasie del XIX secolo alle imprese di Dawn, Hayabusa2 e delle nuove missioni di esplorazione, la storia degli asteroidi dimostra ancora una volta che curiosità, ingegno e tecnologia possono spingerci molto oltre i confini del nostro piccolo pianeta. 

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Riferimenti 

​​Cunningham, C. J. (2021). Asteroids. London N1 7UX, UK: Reaktion Books Ltd.