De ruimtewedloop tussen de VS en Rusland eindigde een halve eeuw geleden toen Amerikaanse astronauten als eersten op de maan liepen. Vandaag is er weer een race, ingegeven door de succesvolle landing van China op de andere kant van de maan en waarbij zowel particuliere bedrijven als nationale ruimtevaartorganisaties betrokken waren, om mensen terug op het maanoppervlak te zetten.

Maar het bouwen van een maanbasis en daadwerkelijk leven op de maan vereist een zorgvuldige planning. Eerst, we moeten de beschikbare maanbronnen identificeren en in kaart brengen, inclusief waterstof en waterijs. Dergelijke verbindingen zijn cruciaal als we ademende lucht en raketbrandstof willen creëren, of het nu gaat om een ​​observatorium of een lanceerplatform om naar de buitenste planeten in ons zonnestelsel te gaan.

Maar het sturen van missies om de maan voldoende gedetailleerd in kaart te brengen voor hulpbronnen om toekomstige vestigingen mogelijk te maken, is een dure onderneming die lang zal duren. Gelukkig, er is een snelkoppeling:kleine satellieten genaamd CubeSats.

Er zijn veel wenselijke bronnen op de maan, van het waterijs dat ons brandstof en lucht en andere vluchtige elementen kan geven tot titanium. Deze kunnen zich hebben opgehoopt in permanent beschaduwde poolgebieden, waar het te koud is om te verdampen.

Voorafgaande orbitale en gelande maanmissies hebben ons een breed overzicht gegeven van de geologie van het maanoppervlak. Deze kennis is versterkt door geretourneerde maanmonsters van de Apollo- en Luna-monsterretourmissies, evenals teruggevonden maanmeteorieten.

In feite, zo verkregen we het bewijs voor maanwaterijs in permanent beschaduwde gebieden. We hebben ook geleerd dat het maanoppervlak is samengesteld uit variabele hoeveelheden ilmeniet en verwante oxidemineralen, evenals silicaatmineralen en nanofase-ijzer (materiaal met korrelgroottes van minder dan 100 nanometer), die allemaal nuttig zijn voor toekomstige constructie op de maan.

Maar met deze kennis komen we niet ver. Ook moeten we precies weten hoe de stoffen worden verspreid en in welke vorm ze zich bevinden. Zijn ze vrij of ergens aan gebonden? Zijn ze diep van binnen? Hoe interageren ze met het maanoppervlak? We kunnen ze niet met succes extraheren zonder zulke dingen te weten.

Als we deze vragen willen doorgronden, we hebben nieuwe, goedkope missies nodig die sneller kunnen worden gerealiseerd in vergelijking met traditioneel grote en dure projecten.

Nano-satellieten

Mini- en microsatellieten, een technologie die de afgelopen 40 jaar volwassen is geworden om ruimtewetenschap aanzienlijk goedkoper te maken, zijn daarom naar voren gekomen als een geweldige optie. In meer recente jaren, we zijn zelfs begonnen te overwegen om nanosatellietplatforms te gebruiken, zoals CubeSats. Dit zijn minuscule satellieten van enkele tientallen kilo's waarop een standaard platform is ontwikkeld waarop verschillende instrumenten kunnen worden gemonteerd.

Robotexploratie van het zonnestelsel met behulp van nanosatellieten is aantrekkelijk omdat ze goedkoper zijn, minder riskant en hebben een korter ontwikkelingsschema in vergelijking met traditionele wetenschappelijke missies. NASA plant daarom een ​​reeks maanmissies met CubeSats, waaronder Lunar Flashlight, LunaH-kaart en Lunar Ice-Cube, die allemaal zullen helpen om ons begrip van de ruimtelijke verdeling van waterijs in koude maanvallen te verbeteren. Echter, de ruimtelijke resolutie van de waarnemingen van deze missies is niet geweldig - in de orde van één tot vele kilometers.

Gezien het feit dat toekomstige maanlanders of rovers die bestemd zijn voor permanent beschaduwde gebieden waarschijnlijk een beperkte mobiliteit zullen hebben, er is behoefte aan verbetering van de ruimtelijke nauwkeurigheid van kaarten van waterijs. Ik werk aan een andere CubeSat-missie genaamd de Volatile &Mineralogy Mapping Orbiter (VMMO), gefinancierd door de European Space Agency, die dit kunnen bereiken met behulp van lasertechnologie.

VMMO heeft tot doel verschillende belangrijke aspecten van toekomstige maanverkenning aan te pakken. Goedkeuring van "12U CubeSat-ontwerp, " die de afmetingen 120 x 10 x 10cm heeft, het zal de locatie van relevante hulpbronnen en vluchtige stoffen in voldoende hoeveelheden in kaart brengen om operationeel bruikbaar te zijn voor toekomstige maankolonisten om brandstof en ademende lucht te maken. Zijn primaire wetenschappelijke lading is een geminiaturiseerd laserinstrument dat de Shackleton-krater zou onderzoeken, grenzend aan de Zuidpool, voor het meten van de overvloed aan waterijs.

specifiek, het instrument maakt gebruik van een lidar, een landmeetkundige methode die een object in beeld kan brengen door het te belichten met laserlicht en het gereflecteerde licht te meten met een sensor. Het scannen van een tien meter breed pad, op deze manier zou het instrument ongeveer 260 dagen nodig hebben om een ​​kaart van waterijs met een hoge resolutie te maken in de krater met een diameter van 20 kilometer.

Het zal ook maanbronnen zoals ilmeniet (TiFeO3) in kaart brengen terwijl het over zonovergoten gebieden vliegt, evenals het bewaken van de verdeling van ijs en andere stoffen over verduisterde gebieden. Dit zal ons helpen begrijpen hoe condensaten tijdens de twee weken durende maannacht over het oppervlak migreren.

De VMMO-missie gaat in 2023 van start. Als alles goed gaat, het zal helpen het pad te effenen voor Europese maanverkenning op weg naar een maandorp en commerciële exploitatie in de periode 2030-2040.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.