Een maanrover die monsters in situ kan analyseren en een Europese faciliteit om buitenaardse monsters op te slaan, zal helpen om maanmonsters te beschermen tegen besmetting en hun bruikbaarheid in wetenschappelijke experimenten te vergroten.

1969, de Apollo 12-missie haalde een camera terug die door een eerder ruimtevaartuig op de maan was achtergelaten. Toen het werd geanalyseerd, wetenschappers ontdekten enkele bacteriën - Streptococcus mitis - die bij mensen voorkomen. Terwijl de oorsprong van de bacterie fel werd bediscussieerd, het incident bracht het probleem van kruisbesmetting aan het licht - iets dat de analyse van eventuele monsters die van toekomstige maanmissies zijn meegebracht, ongeldig zou kunnen maken.

Gezien de potentiële maan- en andere ruimtemissies die in het volgende decennium op komst zijn, er zal ook meer behoefte zijn aan betere manieren om het materiaal te hanteren en te analyseren.

Een oplossing is om maanrovers te gebruiken om de omgeving van de maan in situ te analyseren, maar hierbij een belangrijke uitdaging, volgens Diego Urbina van het in België gevestigde bedrijf Space Applications Services, is de traditionele enorme kosten en moeilijkheid om deze voertuigen te vervoeren en te gebruiken.

Urbina werkt aan een project genaamd LUVMI, die een lichtgewicht, goedkope rover met een gewicht van ongeveer 45 kg. In januari, het team testte een prototype van 60 kg gedurende twee dagen in Noordwijk, Nederland, om te zien hoe het autonoom presteerde bij het navigeren door gevaarlijke obstakels en maan-nabootsende oppervlakken, van ruig terrein tot zandduinen.

"Dat ging heel goed. Het bewees dat het concept werkte, dat het de functies leverde die we wilden, en de boor van de rover werkte correct, " zei Urbina. "We hopen dat tegen het midden van de jaren 2020, als alles goed gaat, we zouden LUVMI klaar kunnen hebben voor de maan."

Het team hoopt dat LUVMI kan worden gestuurd om te kijken naar de kenmerken van het waterijs van de maan - waarvan het bestaan ​​vorig jaar werd bevestigd - evenals de chemicaliën in de korst en atmosfeer, bekend als vluchtige stoffen.

Het zou ook manieren kunnen onderzoeken om zuurstof en water te extraheren voor gebruik door mensen en als brandstof voor voertuigen en satellieten, mogelijk helpen bij toekomstige missies. "We verwachten dat dit een soort exponentieel effect is - dat als je eenmaal middelen kunt winnen, deze maken veel dingen mogelijk die je kunnen helpen meer hulpbronnen te winnen en uit te breiden naar het zonnestelsel, ' zei Urbina.

Zoete plek

Urbina legde uit dat de LUVMI-rover veel kleiner is dan de traditionele door de overheid gesteunde, maar ook groter dan de meer commerciële miniatuurtjes, zoals die ontworpen voor Google's Lunar XPRIZE voordat het vorig jaar werd geannuleerd.

"We bevinden ons op een mooie plek waar het klein genoeg is dat je lanceringskosten niet te hoog zijn en groot genoeg om een ​​mooie reeks nuttige ladingen te leveren en iets interessants te doen, " hij zei.

In plaats van zes wielen zoals sommige andere modellen, de LUVMI-rover heeft er maar vier, wat volgens Urbina het energiezuiniger maakt en tegelijkertijd zeer mobiel houdt. Dit wordt mogelijk gemaakt door een instelbaar ophangsysteem waarmee het chassis op en neer kan bewegen en sensoren gemakkelijker in contact kunnen komen met het maanoppervlak terwijl het voortrijdt.

In tegenstelling tot traditionele rovers die monsters naar het maanoppervlak overbrengen nadat ze in rots hebben geboord, LUVMI streeft er ook naar om de analysetijd te halveren en het risico op beschadiging van de materialen te verminderen door ze in situ te meten in plaats van ze terug te sturen naar de aarde. Dit doet hij door met zijn monsternemer in de grond te boren, die warmte gebruikt om de te meten vluchtige stoffen vrij te maken.

Maar hoewel het analyseren van monsters op de maan een bepaalde hoeveelheid informatie zou kunnen opleveren, er gaat niets boven het hebben van een deel van de maan voor je om naar te kijken op aarde, zegt professor Sara Russell van het Natural History Museum in Londen, VK.

"Er zijn veel dingen die een in situ rover of orbitale missie kan doen, maar er zijn veel experimenten waarbij je het monster in een laboratorium in handen moet hebben om ze te doen, " ze zei.

Prof. Russell zei dat dit nodig is voor studies zoals nauwkeurige isotopenmetingen om de leeftijd of chemische geschiedenis van monsters te bepalen, of gedetailleerde onderzoeken van organisch materiaal om de mogelijkheid van leven elders in het zonnestelsel te beoordelen.

Ze maakt deel uit van een team dat een plan ontwikkelt om een ​​speciale pan-Europese faciliteit te bouwen om monsters die uit de ruimte worden teruggestuurd op de juiste manier te beheren, om ze te beschermen tegen besmetting en ze in onberispelijke staat te bewaren.

Curatie

Haar rol, als leider van een project genaamd EURO-CARES, was om wetenschappers en ingenieurs uit heel Europa samen te brengen om een ​​European Sample Curation Facility (ESCF) te plannen om te voldoen aan de behoeften van monsterretourmissies in de komende decennia.

"Er is veel gemeenschappelijkheid in wat we moeten doen, en elke Europese ruimtemissie zal een internationale onderneming zijn die een samenwerking is van verschillende landen, "Verklaarde Prof. Russell. "Dus het was belangrijk dat we samenkwamen om onze expertise te delen en iets te creëren dat meer Europa-breed zou zijn."

Naast het bundelen van hun kennis uit eerder ruimteonderzoek, de onderzoekers keken rond in curatiefaciliteiten op andere continenten, zoals die van NASA en het Japanse JAXA. "Ze waren briljant in het delen van hun geleerde lessen, " zei prof. Russell.

Ze zei dat elke onderzoeksfaciliteit modulair moet zijn, met ruimte om nieuwe gebouwen toe te voegen om monsters uit zeer verschillende omgevingen te beschermen en kruisbesmetting te voorkomen. "De vuistregel is dat monsters in een vergelijkbare toestand moeten worden gehouden als op het oppervlak van hun lichaam, " ze zei.

Volgens prof. Russell, het samenstellen van maanmonsters zelf is relatief eenvoudig vanwege de halve eeuw aan legacy-kennis die is opgedaan met de Apollo-maanmissies - waardoor beginnen met de maan 'echt goed, makkelijk en haalbaar."

Maar, ze zei, monsters van lichamen als Mars zijn 'een heel andere koek' vergeleken met de steriele aard van de maan. Er moet rekening worden gehouden met de omstandigheden van de atmosfeer van Mars en de mogelijkheid dat insecten naar de aarde kunnen worden teruggebracht. Dat geeft ze een 'beperkte' status die een hele reeks protocollen voor bescherming op aarde omvat.

Dit kan ook nodig zijn, bijvoorbeeld, een soort tent die zou kunnen worden opgezet waar een monster landt voor het eerste werk voordat het naar zijn definitieve beheerfaciliteit wordt gebracht.

Het team schat dat het bouwen van een ESCF voor het samenstellen van alleen onbeperkte monsters tussen de € 10 miljoen en € 20 miljoen zou kosten, en meer dan € 100 miljoen voor een die ook beperkte monsters analyseerde. Prof. Russell zegt dat dit een relatief kleine uitgave is gezien de totale kosten van missies, met huidige missies voor het retourneren van asteroïden, zoals Hayabusa2 en OSIRIS-REx, begroot op honderden miljoenen euro's en een Mars-missie die waarschijnlijk miljarden kost.

Het team heeft zich nog niet op een specifieke site gevestigd en zou als volgende stap financiering moeten zoeken om deze te bouwen. Prof. Russell zegt, echter, dat het werk aan een ESCF minstens zeven jaar moet beginnen voordat de monsters waarschijnlijk naar de aarde worden teruggestuurd - en met missies die mogelijk binnen een tijdsbestek van 10 jaar vanaf de maan en elders terugkomen, dit kan de urgentie verhogen.

"Het is duidelijk geworden dat we er nu echt over moeten nadenken, " zei Prof. Russell. "Een faciliteit zou een heel nieuw wetenschapsgebied openen, waarvan we sommige nog niet eens kennen."