NASA maakt zich op om mensen terug naar de maan te sturen. Afbeelding tegoed: Pat Rawlings / SAIC. Klik om te vergroten.
De volgende keer dat je naar de maan kijkt, pauzeer dan even en laat deze gedachte doordringen: mensen hebben daadwerkelijk op de maan gelopen, en op dit moment zijn de wielen in beweging om mensen daar weer naartoe te sturen.
De doelen zijn deze keer ambitieuzer dan in de dagen van het Apollo-programma. NASA's nieuwe Vision for Space Exploration beschrijft een langetermijnstrategie om terug te keren naar de maan als een stap richting Mars en daarbuiten. De maan, zo dichtbij en toegankelijk, is een geweldige plek om nieuwe technologieën uit te proberen die essentieel zijn voor het leven op buitenaardse werelden voordat je je door het zonnestelsel begeeft.
Of een maanbasis haalbaar blijkt te zijn, hangt grotendeels af van de kwestie van water. Kolonisten hebben water nodig om te drinken. Ze hebben water nodig om planten te laten groeien. Ze kunnen ook water uit elkaar halen om lucht (zuurstof) en raketbrandstof (zuurstof + waterstof) te maken. Bovendien is water verrassend effectief bij het blokkeren van ruimtestraling. Als je de 'basis met een paar meter water omsingelt, kun je ontdekkingsreizigers beschermen tegen zonnevlammen en kosmische straling.
Het probleem is dat water dicht en zwaar is. Het zou duur zijn om grote hoeveelheden ervan van de aarde naar de maan te vervoeren. Het vestigen van de maan zou zoveel gemakkelijker zijn als er al water was.
Het is mogelijk: astronomen geloven dat kometen en asteroïden eeuwen geleden op de maan kwamen en wat water achterlieten. (De aarde heeft mogelijk op dezelfde manier zijn water ontvangen.) Water op de maan duurt niet lang. Het verdampt in zonlicht en zweeft de ruimte in. Alleen in de schaduw van diepe koude kraters zou je kunnen verwachten dat ze er bevroren en verborgen zouden zijn. En inderdaad kan er op dergelijke plaatsen ijsafzettingen zijn. In de jaren negentig vonden twee ruimtevaartuigen, Lunar Prospector en Clementine, prikkelende tekenen van ijs in schaduwrijke kraters nabij de polen van de maan - misschien wel wel een kubieke kilometer. De gegevens waren echter niet overtuigend.
Om erachter te komen of maanijs er echt is, is NASA van plan een robotscout te sturen. De Lunar Reconnaissance Orbiter, kortweg "LRO", is gepland voor lancering in 2008 en zal een jaar of langer om de maan draaien. Met zes verschillende wetenschappelijke instrumenten zal LRO de maanomgeving gedetailleerder in kaart brengen dan ooit tevoren.
"Dit is de eerste in een reeks missies", zegt Gordon Chin, projectwetenschapper voor LRO bij het Goddard Space Flight Center van NASA. “Meer robots volgen, ongeveer één per jaar, in de aanloop naar een bemande vlucht” uiterlijk in 2020.
De instrumenten van LRO zullen veel dingen doen: ze zullen de maan in kaart brengen en fotograferen, de stralingsomgeving bemonsteren en, niet in de laatste plaats, op jacht gaan naar water.
Het Lyman-Alpha Mapping Project (LAMP) van het ruimtevaartuig zal bijvoorbeeld proberen in de duisternis te kijken van permanent beschaduwde kraters aan de polen van de maan, op zoek naar tekenen van ijs dat zich daar verbergt.
Hoe kan LAMP in het donker zien? Door te zoeken naar de zwakke gloed van gereflecteerd sterrenlicht.
LAMP detecteert een speciale reeks golflengtes van ultraviolet licht. Niet alleen is sterrenlicht relatief helder in dit bereik, maar ook het waterstofgas dat het universum doordringt, straalt ook in dit bereik uit. Voor de sensor van LAMP is de ruimte zelf letterlijk in alle richtingen gloeiend. Deze sfeerverlichting is misschien voldoende om te zien wat er in de inktzwarte duisternis van deze kraters zit.
"Bovendien heeft waterijs een karakteristieke spectrale 'vingerafdruk' in hetzelfde bereik van ultraviolet licht, dus we zullen spectraal bewijs krijgen of er ijs in deze kraters zit," legt Alan Stern uit, een wetenschapper bij het Southwest Research Institute en directeur onderzoeker voor LAMP.
Het ruimtevaartuig is ook uitgerust met een laser die lichtpulsen in donkere kraters kan laten schijnen. Het belangrijkste doel van het instrument, de Lunar Orbiter Laser Altimeter (LOLA) genoemd, is om een zeer nauwkeurige contourkaart van de hele maan te produceren. Als bonus meet het ook de helderheid van elke laserreflectie. Als de grond ijskristallen bevat, slechts 4%, zou de terugkerende puls merkbaar helderder zijn.
LOLA kan op zichzelf niet bewijzen dat er ijs is. "Elk soort reflecterende kristallen kan helderdere pulsen produceren", legt David Smith, hoofdonderzoeker van LOLA bij het Goddard Space Flight Center van NASA, uit. "Maar als we alleen in deze permanente schaduwen helderdere pulsen zien, zouden we ijs sterk vermoeden."
Een van de instrumenten van LRO, Diviner genaamd, brengt de temperatuur van het maanoppervlak in kaart. Wetenschappers kunnen deze metingen gebruiken om te zoeken naar plaatsen waar ijs zou kunnen bestaan. Zelfs in de permanente schaduwen van poolkraters moeten de temperaturen erg laag zijn om ijs tegen verdamping te weerstaan. Diviner zal dus een 'reality check' bieden voor de andere ijsgevoelige instrumenten van LRO, waarbij gebieden worden geïdentificeerd waar positieve tekenen van ijs geen zin hebben omdat de temperatuur gewoon te hoog is.
Een andere reality check komt van LRO's Lunar Exploration Neutron Detector (LEND), die telt dat neutronen uit het maanoppervlak spuiten. Waarom zendt de maan neutronen uit? En wat heeft dat met water te maken? De maan wordt constant gebombardeerd door kosmische stralen, die neutronen produceren wanneer ze de grond raken. Waterstofhoudende verbindingen zoals H2O absorberen neutronen, dus een dip in neutronenstraling kan een soort oase ... signaleren. LEND wordt ontwikkeld door Igor Mitrofanov van het Institute for Space Research, Federal Space Agency, Moskou.
"Er is een sterke synergie tussen de verschillende instrumenten op LRO", merkt Chin op. "Geen van deze instrumenten alleen zou definitief bewijs kunnen leveren van ijs op de maan, maar als ze allemaal naar ijs in hetzelfde gebied zouden wijzen, zou dat overtuigend zijn."
Chin wijst ook op een andere reden dat het spannend zou zijn om ijs te vinden in de buurt van de masten van de maan:
Niet ver van sommige permanent beschaduwde kraters liggen bergachtige gebieden met permanent zonlicht, romantisch bekend als 'pieken van eeuwige zonneschijn'. Het is denkbaar dat een maanbasis op een van die toppen zou kunnen worden geplaatst, waardoor astronauten constant zonne-energie zouden krijgen - niet ver van kratervalleien beneden, rijk aan ijs en klaar om te worden gewonnen.
Wensdenken? Of een redelijk plan? Lunar Reconnaissance Orbiter zal het antwoord terugsturen.
Oorspronkelijke bron: [email protected] Verhaal
