NASA heeft een nieuwe visie voor ruimteverkenning: de komende decennia zullen mensen op Mars landen en de rode planeet verkennen. Korte bezoeken leiden tot een langer verblijf en, misschien op een dag, tot kolonies.
Maar eerst keren we terug naar de maan.
Waarom de maan vóór Mars?
'De maan is een natuurlijke eerste stap', legt Philip Metzger, natuurkundige bij NASA Kennedy Space Center, uit. 'Het is dichtbij. We kunnen er leven, werken en wetenschap beoefenen voordat we langere en riskantere reizen naar Mars maken. ”
De maan en Mars hebben veel gemeen. De maan heeft slechts een zesde zwaartekracht van de aarde; Mars heeft een derde. De maan heeft geen atmosfeer; de atmosfeer van Mars is zeer zeldzaam. De maan kan erg koud worden, zo laag als -240o C in schaduwen; Mars varieert tussen -20o en -100o C.
Nog belangrijker is dat beide planeten bedekt zijn met slibfijn stof, genaamd "regolith". De regoliet van de maan is ontstaan door het onophoudelijke bombardement van micrometeorieten, kosmische straling en deeltjes zonnewind die miljarden jaren lang rotsen afbreken. Martiaanse regoliet was het gevolg van de inslagen van zwaardere meteorieten en zelfs asteroïden, plus eeuwenlange dagelijkse erosie door water en wind. Er zijn plaatsen op beide werelden waar de regoliet 10+ meter diep is.
Mechanische apparatuur bedienen in de aanwezigheid van zoveel stof is een enorme uitdaging. Vorige maand was Metzger medevoorzitter van een bijeenkomst over het onderwerp: "Granular Materials in Lunar and Martian Exploration", gehouden in het Kennedy Space Center. Deelnemers worstelden met problemen variërend van eenvoudig transport ("Wat voor soort banden heeft een Mars-buggy nodig?") Tot mijnbouw ("Hoe diep kun je graven voordat het gat instort?") Tot stofstormen - zowel natuurlijke als kunstmatige ("Hoeveel zal er een landende raket opstijgen? ').
Het beantwoorden van deze vragen op aarde is niet eenvoudig. Moondust en Marsstof is zo ... buitenaards.
Probeer dit: ga met uw vinger over het scherm van uw computer. Er blijft een klein beetje stof aan uw vingertop kleven. Het is zacht en wazig - dat is aardestof.
Maanstof is anders: "Het zijn bijna fragmenten van glas of koraal - vreemde vormen die erg scherp en in elkaar grijpend zijn", zegt Metzger. (Bekijk een afbeelding van maanstof.)
"Zelfs na korte maanwandelingen ontdekten Apollo 17-astronauten dat stofdeeltjes de schoudergewrichten van hun ruimtepakken hadden geblokkeerd", zegt Masami Nakagawa, universitair hoofddocent bij de afdeling mijnbouwkunde van de Colorado School of Mines. "Moondust drong door in afdichtingen, waardoor de ruimtepakken enige luchtdruk lekten."
In zonovergoten gebieden, voegt Nakagawa toe, fijn stof zwevend boven de knieën van de Apollo-astronauten en zelfs boven hun hoofd, omdat individuele deeltjes elektrostatisch werden opgeladen door het ultraviolette licht van de zon. Dergelijke stofdeeltjes irriteerden hun ogen en longen wanneer ze werden opgespoord in de leefomgeving van de astronauten waar ze in de lucht zouden komen. 'Het is een potentieel ernstig probleem.'
Stof is ook alomtegenwoordig op Mars, hoewel Marsstof waarschijnlijk niet zo scherp is als stof. Verwering maakt de randen glad. Desalniettemin slaan Martiaanse stofstormen deze deeltjes 50 m / s (100+ mph) af, schuren en dragen alle blootgestelde oppervlakken. Zoals de rovers Spirit en Opportunity hebben onthuld, is Marsstof (zoals maanstof) waarschijnlijk elektrisch geladen. Het kleeft aan zonnepanelen, blokkeert zonlicht en vermindert de hoeveelheid stroom die kan worden opgewekt voor een oppervlaktemissie.
Om deze redenen financiert NASA Nakagawa's Project Dust, een vierjarig onderzoek dat zich richt op het vinden van manieren om de effecten van stof op robot- en menselijke verkenning te verminderen, variërend van ontwerpen van luchtfilters tot dunne-filmcoatings die stof van ruimtepakken en machines afstoten .
De Maan is ook een goede proeftuin voor wat missieplanners 'in-situ resource utilisation' (ISRU) –a.k.a noemen. "Leven van het land." Astronauten op Mars zullen bepaalde grondstoffen lokaal willen delven: zuurstof om te ademen, water om te drinken en raketbrandstof (in wezen waterstof en zuurstof) voor de reis naar huis. 'We kunnen dit eerst op de maan proberen', zegt Metzger.
Zowel de maan als Mars zouden water bevatten dat bevroren is in de grond. Het bewijs hiervoor is indirect. NASA- en ESA-ruimtevaartuigen hebben waterstof gedetecteerd - vermoedelijk de H in H2O - in de bodem van Mars. Vermeende ijzige afzettingen variëren van de Mars-polen tot bijna de evenaar. Maanijs daarentegen is gelokaliseerd in de buurt van de noord- en zuidpool van de maan, diep in kraters waar de zon nooit schijnt, volgens vergelijkbare gegevens van Lunar Prospector en Clementine, twee ruimtevaartuigen die de maan halverwege de jaren negentig in kaart brachten.
Als dit ijs kon worden uitgegraven, ontdooid en uit elkaar gehaald in waterstof en zuurstof ... Voila! Instant benodigdheden. NASA's Lunar Reconnaissance Orbiter, die in 2008 wordt gelanceerd, zal moderne sensoren gebruiken om te zoeken naar afzettingen en mogelijke mijnsites te lokaliseren.
"De maanpalen zijn een koude plaats, dus we hebben samengewerkt met mensen die gespecialiseerd zijn in koude plaatsen om erachter te komen hoe ze op de grond kunnen landen en in de permafrost moeten graven om water op te graven", zegt Metzger. Prime onder de partners van NASA zijn onderzoekers van het Army Corps of Engineers 'Cold Regions Research and Engineering Laboratory (CRREL). De belangrijkste uitdagingen zijn manieren om raketten te laten landen of habitats te bouwen op ijsrijke bodems zonder dat hun warmte de grond laat smelten, zodat deze onder hun gewicht instort.
Het testen van al deze technologie op de maan, die slechts 2 of 3 dagen verwijderd is van de aarde, zal veel gemakkelijker zijn dan het testen ervan op Mars, zes maanden verderop.
Dus ... naar Mars! Maar eerst de maan.
Oorspronkelijke bron: [e-mail beveiligd] artikel
