Wetenschappers hebben daar wel ideeën over: met lasers natuurlijk!

Vraag een wetenschapper welk stukje van de maan hij of zij graag eens van dichtbij zou willen bekijken en de kans is groot dat de permanent in de schaduw gelegen kraters nabij de polen genoemd worden. In die kraters zijn naar verwachting namelijk bijzonder waardevolle elementen te vinden.

Waterijs en haar onbegrensde mogelijkheden
Eerder toonden verschillende maanorbiters al aan dat de permanent in de schaduw gelegen kraters rijk zijn aan waterstof. En dat doet vermoeden dat er waterijs te vinden is. Dat waterijs kan in de toekomst bijvoorbeeld dienst doen als drinkwater voor maankolonisten. Maar het kan ook een bron van zuurstof zijn voor deze maankolonisten. En men zou het zelfs kunnen gebruiken om raketten aan te drijven, waardoor maanreizigers tijdens toekomstige missies geen brandstof voor de terugweg mee hoeven te torsen. Je ziet het: er zijn nogal wat toepassingen voor het waterijs dat men in deze kraters verwacht te vinden. Maar voor we te hard van stapel lopen, willen we natuurlijk eigenlijk wel heel graag zeker weten dat het waterijs zich ook daadwerkelijk in die duistere schaduwen verborgen houdt. En dat vereist dat we er een rover op afsturen, die af kan dalen in de kraters om de bodem en alles wat daarop te vinden is, nader te onderzoeken en te bemonsteren. Maar ja, hoe houd je een rover in zo’n pikdonkere, ijzig koude krater – de temperatuur kan tot -240 graden Celsius zakken – draaiende?


Zonnepanelen – zoals we die bijvoorbeeld op Marsrover Opportunity aantroffen – zijn natuurlijk geen optie. En ook een thermo-elektrische radio-isotopengenerator, ook wel nucleaire batterij genoemd – zoals Marsrover Curiosity heeft – is niet heel aantrekkelijk. Zo’n nucleaire batterij is namelijk behoorlijk complex en kostbaar. Bovendien is het met een nuclaire batterij een uitdaging om opwarming van de rover te voorkomen. “De rover zou zo sterk kunnen opwarmen dat het bestuderen en analyseren van ijsmonsters eigenlijk onmogelijk wordt,” merkt Michel Van Winnendael, als engineer verbonden aan de Europese ruimtevaartorganisatie, op.

Lasers
Maar hoe moet zo’n rover dan worden aangedreven? Daar hebben onderzoekers hard over nagedacht en het resulteert in het idee om de rovers aan te drijven met behulp van lasers. “Het is geïnspireerd op experimenten hier op aarde, waarbij drones met behulp van lasers urenlang van energie werden voorzien en in de lucht konden blijven.” In een periode van tien maanden hebben wetenschappers dat idee – mede dankzij een beurs van ESA – verder verkend binnen het PHILIP-project. En het blijkt in ieder geval op papier eigenlijk verrassend goed te werken.

Permanent in de schaduw gelegen kraters op de zuidpool van de maan. Afbeelding: ESA / SMART-1 / AMIE camera team; samenstelling afbeelding: M. Ellouzi / B. Foing, CC BY-SA 3.0 IGO.

Hoe werkt het?
Wat je nodig hebt, is een maanlander die is uitgerust met een door zonne-energie aangedreven infraroodlaser. En een rover die dat laserlicht op kan vangen en met behulp van een omgebouwd zonnepaneel om kan zetten in elektriciteit. De lander blijft die laserstraal op de rover gericht houden, terwijl deze zich in de permanente schaduwen op de maan waagt. Daarbij kan de afstand tussen de rover en lander moeiteloos oplopen tot zo’n 15 kilometer.


Het vereist natuurlijk wel dat er routes worden uitgestippeld waarbij de laser de rover zonder problemen kan bereiken. Maar dat is volgens de onderzoekers prima mogelijk. “Nu het PHILIP-project is afgerond, zijn we een stapje dichter bij het aandrijven van rovers met behulp van lasers,” stelt Van Winnendael. “We zijn nu in het stadium aangekomen waarin met het ontwikkelen en testen van prototypes gestart kan worden.”

VIPER. Afbeelding: NASA Ames / Daniel Rutter.

VIPER
Dat het niet heel lang meer zal duren voor rovers zich linksom of rechtsom in de kraters nabij de polen gaan wagen, is zeker. Want de grondstoffen die daar naar verwachting te vinden zijn, zijn nu eenmaal kostbaar en kunnen we in de nabije toekomst goed gebruiken. Zeker nu er serieuze plannen liggen voor een terugkeer naar de maan. NASA hoopt in 2024 mensen op de zuidpool van de maan te zetten en in de jaren erna moet er zelfs een heuse basis op de maan worden gebouwd waar mensen één tot twee maanden kunnen vertoeven. In voorbereiding op deze bemande maanmissies hoopt NASA in 2022 onder meer eerst een rover op de zuidpool van de maan te zetten die actief op jacht gaat naar water. Deze rover – VIPER genaamd – zal onder meer ook een blik werpen in de donkere kraters, maar wordt daarbij niet aangedreven door lasers, maar door een accu. Het is daarbij wel zaak dat de rover tijdig in het zonlicht terugkeert, om die accu weer op te laden. NASA ziet deze rover en het werk dat deze gaat verzetten als een cruciale stap richting een langduriger verblijf op de maan. “De sleutel tot een leven op de maan is water,” aldus Daniel Andrews, manager van de VIPER-missie. “De vraag is of de maan echt voldoende water bevat (…) deze rover zal ons helpen om de vele vragen die we hebben over waar het water zit en hoeveel er voorhanden is, beantwoorden.”

Al het werk dat zo de komende jaren op en nabij de maan wordt verzet, is de opmaat naar meer. Want de kennis en kunde die we op onze natuurlijke satelliet op gaan doen, komt goed van pas als de mensheid een volgende stap zet en bemande missies naar Mars gaat organiseren.