Foto: Nasa (Goddard Space Flight Center)
Twee commerciële ruimtevaartuigen staan gepland om begin 2024 naar de maan te lanceren in het kader van een Nasa-initiatief dat de Commercial Lunar Payload Service CLPS heet. Dit programma is bedoeld om een commerciële transportdienst op te starten die Nasa-experimenten en andere nuttige ladingen naar het maanoppervlak kan brengen.
Als deze missies succesvol zijn, zullen ze de eerste landingen op de maan zijn door ruimtevaartuigen die door privébedrijven zijn ontworpen en worden gevlogen. Ze kunnen een nieuw tijdperk van commerciële maanverkenning en wetenschap inluiden.
CLPS werd in 2018 door Nasa geïnaugureerd. Een eerste pool van negen bedrijven ontving een uitnodiging om deel te nemen aan het programma. Daaronder waren Astrobotic en Intuitive Machines, de twee bedrijven achter deze missies. Beide missies verwachten binnen een week na het opstijgen te landen.
De eerste lancering, en de eerste Nasa-vlucht van 2024, is de Peregrine maanlander, gebouwd door Astrobotic uit Pittsburgh. De lancering is op zijn vroegst gepland op 8 januari. In grote lijnen is de lander een doos ter grootte van een middelgroot tuinhuisje die verschillende afzonderlijke experimenten bevat.
Deze omvatten een set spiegels genaamd een laser retro-reflector array, gebruikt voor nauwkeurige positionering van de lander vanuit een baan om de aarde. Er zijn ook een aantal spectrometers – instrumenten die de verschillende kleuren in licht scheiden en meten. Deze zullen de straling op het maanoppervlak meten en op zoek gaan naar tekenen van water in de maanbodem.
Een van deze spectrometers, het Neutron Spectrometer System, zal zoeken naar waterstofhoudende materialen op het oppervlak, wat kan wijzen op de aanwezigheid van water onder de grond. Dit water zou ooit gebruikt kunnen worden door menselijke ontdekkingsreizigers.
De Peregrine lander van Astrobotic zal landen bij de Gruithuisen Domes.
Isaac Watson/Nasa
Er zijn twee belangrijke bronnen van gevaarlijke straling voor mensen in de ruimte. De ene is de zon, die elektronen, protonen en zwaardere ionen loslaat die worden versneld tot een aanzienlijk deel van de lichtsnelheid.
Deze zonne-energetische deeltjes (SEP’s) komen vaker voor tijdens de piek van activiteit van de zon (zonnemaximum), die elke 11 jaar plaatsvindt. Dat betekent echter niet dat er een onderbreking is tijdens het zonneminimum.
De andere bron van schadelijke straling is galactische kosmische straling (GCR). Deze energetische deeltjes vinden hun oorsprong buiten het Zonnestelsel, waarschijnlijk in explosieve verschijnselen zoals exploderende sterren (supernova’s).
Tijdens periodes van lagere zonneactiviteit (waaronder het zonneminimum) verzwakt het magnetisch veld van de Zon, dat zich uitstrekt over het hele Zonnestelsel. Hierdoor kunnen meer GCR’s ons bereiken.
Een andere spectrometer op Peregrine zal zowel SEP’s als GCR’s op de maan meten. Dit is belangrijk om te onderzoeken hoe gevaarlijk de stralingsomgeving op het maanoppervlak zal zijn voor toekomstige menselijke ontdekkingsreizigers.
Polaire landing
Het tweede ruimtevaartuig dat begin 2024 wordt gelanceerd is de Nova-C lander. Deze is ontworpen door Intuitive Machines uit Houston en heeft een vergelijkbaar volume als Peregrine, maar dan in de vorm van een hoge, zeshoekige cilinder. Hij zal verschillende instrumenten vervoeren, waaronder zijn eigen laserretroreflectorreeks. De lancering van Nova-C is gepland voor midden februari.
Andere instrumenten zijn onder andere een reeks camera’s om een 3D-beeld van Nova-C’s landingsplaats te maken. Hiermee kunnen wetenschappers schatten hoeveel materiaal door de uitlaatpluim van de landingsraket wordt weggeblazen tijdens de afdaling. Mogelijk kan al het weggeblazen materiaal in beeld worden gebracht om een idee te krijgen van de samenstelling van het oppervlaktemateriaal.
Een model van de Nova-C lander.
Nasa (Goddard Ruimtevaartcentrum)
Het instrument “radio observations of the lunar surface photo-electron sheath” (Rolses) is ontworpen om te meten hoe de extreem ijle maanatmosfeer en de stofomgeving aan het maanoppervlak radiogolven beïnvloeden.
Het gedrag van elektrisch geladen stofdeeltjes op de Maan is een technische uitdaging waar toekomstige ontdekkingsreizigers mee te maken zullen krijgen, omdat de schurende deeltjes zich kunnen hechten aan oppervlakken en mechanische apparaten en mogelijk schade kunnen veroorzaken als astronauten ze inademen.
Een particulier experiment aan boord van Nova-C is het International Lunar Observatory ILO-X, dat tot doel heeft om enkele van de eerste beelden van het Melkwegstelsel vast te leggen vanaf het maanoppervlak. Dit zou het concept van astronomie op de maan demonstreren.
Landingslocaties
De landingsplaats van Peregrine is een baai aan de westkant van Mare Imbrium, bekend als Sinus Viscositatis (Baai van Kleverigheid). Hier zijn twee vulkanische bergen, de Gruithuisen Domes, gemaakt van een ander materiaal dan de omringende vlaktes.
De vlaktes zijn een vorm van basalt, terwijl de koepels bestaan uit silica. Beide zijn vulkanisch van oorsprong, maar de ene lijkt te zijn gevormd door lava met een viscositeit van mangochutney (de silica), en de andere door vloeibaardere lava (de basalt).
De Gruithuisen Domes lijken te zijn gevormd door silica lavas.
Nasa (GSFC)/Arizona Staatsuniversiteit
Op Aarde vereisen silica lavas de aanwezigheid van zowel water als platentektoniek. Het is echter niet bekend dat er plaattektoniek aanwezig is op de Maan, en er is ook geen water in de hoeveelheden die nodig zijn voor silica lavas. De Gruithuisen Domes vormen dus een geologisch raadsel dat Peregrine tot op zekere hoogte zou kunnen oplossen.
De landingsplaats voor Nova-C is Malapert A krater – die van bijzonder belang is voor maanonderzoek, omdat het dicht bij de zuidpool van de maan ligt. De omringende bergen schermen deze depressie permanent af van zonlicht, waardoor het er constant donker is.
Daardoor is het een van de koudste plekken in het zonnestelsel en, gezien het gebrek aan zonlicht, een plek waar waterijs dat door kometen die het oppervlak raken in de loop der eeuwen is aangevoerd, stabiel kan blijven. Toekomstige menselijke ontdekkingsreizigers zouden het kunnen gebruiken om in leven te blijven en om raketbrandstof te maken.
Een afbeelding van de zuidpool van de maan met de Malapertkrater (voorgrond).
Wetenschappelijke visualisatiestudio van Nasa
Op beide ruimtevaartuigen bevinden zich extra nuttige ladingen van privé-investeerders. Peregrine bevat de “DHL Spacebox”, die persoonlijke spullen van betalende klanten zal vervoeren, terwijl Nova-C “The Humanity Hall of Fame” bevat – een lijst met namen die naar de maan worden gestuurd voor het nageslacht. Zulke nuttige ladingen kunnen extra geld opleveren voor de lanceerbedrijven.
Verschillende andere bedrijven zullen de komende jaren hun eerste nuttige ladingen naar de Maan lanceren. Met een grotere inbreng van privébedrijven – ervan uitgaande dat deze eerste paar missies slagen – kunnen we binnenkort getuige zijn van een nieuw tijdperk in maanverkenning.
De auteurs werken niet voor, hebben geen adviesfuncties, bezitten geen aandelen in en ontvangen geen financiering van bedrijven of organisaties die baat zouden hebben bij dit artikel, en hebben geen relevante banden bekendgemaakt buiten hun academische aanstelling.