Per un appuntamento sulla Luna si dovrà essere certi che gli orari siano sincronizzati. Una convivenza sulla Luna, che sia con umani o con sistemi robotizzati, missioni cislunari o satelliti che devono comunicare tra di loro o con la base Terra, necessita di un cronometro condiviso del “tempo”.
Sulla Luna i timer funzionano più velocemente dei loro equivalenti terrestri, guadagnando circa 56 microsecondi o milionesimi di secondo al giorno. La loro velocità esatta dipende dalla loro posizione sulla Luna, ticchettando in modo diverso sulla superficie lunare rispetto all’orbita.
Dovrà essere una sola organizzazione a tenere il “tempo lunare” valido per tutti? L’ora lunare dovrà essere impostata su base indipendente sulla Luna o mantenuta sincronizzata con la Terra?
Domande alle quali Esa sta già lavorando per trovare risposte condivise. Un incontro presso il centro tecnologico Estec dell’Esa nei Paesi Bassi lo scorso novembre, ha visto come principale discussione i primi elementi per concordare un’architettura comune a partire da LunaNet di Nasa, che copra i servizi di navigazione e comunicazione lunare.
«LunaNet è un quadro standard composto da protocolli e requisiti di interfaccia, reciprocamente concordati, che consentono alle future missioni lunari di lavorare insieme, concettualmente simile a quello che abbiamo fatto sulla Terra per l’uso congiunto di Gps e Galileo. Ora, nel contesto lunare, abbiamo l’opportunità di concordare il nostro approccio all’interoperabilità fin dall’inizio, prima che i sistemi vengano effettivamente implementati», spiega Javier Ventura-Traveset, manager di Moonlight Navigation di Esa e coordinatore dei contributi dell’agenzia europea a LunaNet.
Sulla Luna come sulla Terra, dove tutti i sistemi di navigazione satellitare terrestre, come il Galileo dell’Europa o il Gps degli Stati Uniti, funzionano su propri sistemi di temporizzazione distinti e possiedono offset fissi l’uno rispetto all’altro fino a pochi miliardesimi di secondo, compreso il Coordinator Universal Time – Utc – che fornisce il tempo coordinato sulla Terra, si dovrà trovare un sistema condiviso di calcolo del tempo sulla Luna rispetto alla Terra.
Il tempismo è cruciale: «Durante questo l’incontro in Estec, abbiamo concordato sull’importanza e l’urgenza di definire un tempo di riferimento lunare comune, che sia accettato a livello internazionale e verso il quale tutti i sistemi e gli utenti lunari possano fare riferimento A. Uno sforzo internazionale congiunto è ora avviato per raggiungere questo obiettivo.», aggiunge Pietro Giordano di Esa.
Ad oggi, ogni nuova missione sulla Luna è gestita sulla propria scala temporale esportata dalla Terra, con antenne nello spazio profondo utilizzate per mantenere i cronometri di bordo sincronizzati con l’ora terrestre e allo stesso tempo facilitare le comunicazioni bidirezionali. Questo modo di lavorare non sarà tuttavia sostenibile nel prossimo ambiente lunare.
Una volta completata, la stazione Gateway sarà aperta ai soggiorni degli astronauti, riforniti attraverso i regolari lanci Artemis della Nasa , procedendo verso una base con equipaggio vicino al polo sud lunare. Nel frattempo saranno in corso anche numerose missioni senza equipaggio – ogni missione Artemis da sola rilascerà numerosi CubeSat lunari – e l’Esa abbasserà il suo Argonaut European Large Logistics Lander.
Queste missioni non si svolgeranno solo sulla o intorno alla Luna contemporaneamente, ma spesso interagiranno anche, potenzialmente trasmettendo comunicazioni reciproche, effettuando osservazioni congiunte o effettuando operazioni di rendez-vous.
Moonlight avrà anche bisogno di una scala temporale comune condivisa per collegare le missioni e facilitare la correzione della posizione, tenendo conto che sarà affiancato in orbita lunare da un servizio equivalente sponsorizzato dalla Nasa: il Lunar Communications Relay and Navigation System.
Per massimizzare l’interoperabilità, questi due sistemi dovrebbero impiegare la stessa scala temporale, insieme alle molte altre missioni con e senza equipaggio che supporteranno. Una navigazione accurata richiede un cronometraggio rigoroso: un ricevitore satellitare determina la sua posizione convertendo i tempi che impiegano più segnali satellitari per raggiungerlo in misure di distanza, moltiplicando il tempo per la velocità della luce.
Si dovrà stabilire anche un “quadro di riferimento selenocentrico” comune, simile al ruolo svolto sulla Terra dall’International Terrestrial Reference Frame, che consenta la misurazione coerente di distanze precise tra i punti del nostro pianeta. I frame di riferimento opportunamente personalizzati, sono ingredienti essenziali dei sistemi Gnss odierni.
In apertura: un’immagine ad alta definizione della Terra scattata dall’orbiter lunare giapponese Kaguya nel novembre 2007. Crediti: Esa.
