Een laserlicht dat door het donker scheen, zou een robotische verkenning van de meest verleidelijke locaties in ons zonnestelsel kunnen stimuleren:de permanent in de schaduw gestelde kraters rond de polen van de maan, vermoedelijk rijk aan waterijs en andere waardevolle materialen.

Het Discovery &Preparation-programma van ESA financierde het ontwerp van een lasersysteem om een ​​rover van stroom te voorzien tot op 15 km afstand terwijl het enkele van deze donkere kraters verkent.

Op de hoogste maanbreedten, de zon blijft het hele jaar laag aan de horizon, werpt lange schaduwen die verzonken kraters in permanente schaduw houden, mogelijk op een tijdschaal van miljarden jaren. Gegevens van NASA's Lunar Reconnaissance Orbiter, India's Chandrayaan-1 en ESA's SMART-1 orbiters laten zien dat deze "permanent beschaduwde regio's" rijk zijn aan waterstof, sterk suggererend dat er waterijs te vinden is.

Naast wetenschappelijke interesse, dit ijs zou waardevol zijn voor maankolonisten, als bron van drinkwater, zuurstof om te ademen, evenals een bron van waterstofraketbrandstof. Maar om het zeker te weten, moet je in deze donkere kraters gaan en boren.

Elke rover die de schaduwrijke gebieden onderzoekt, zou het zonder zonne-energie moeten doen. terwijl ze kampen met temperaturen die vergelijkbaar zijn met het oppervlak van Pluto, tot -240°C, slechts 30 graden boven het absolute nulpunt.

"De standaardsuggestie voor een dergelijke situatie is om de rover uit te rusten met op kernenergie gebaseerde thermo-elektrische radio-isotopengeneratoren, ", zegt ESA-robotica-ingenieur Michel Van Winnendael. "Maar dit levert problemen van complexiteit op, kosten- en thermisch beheer - de rover zou zo veel kunnen opwarmen dat het zoeken naar en analyseren van ijsmonsters eigenlijk onpraktisch wordt.

"Als een alternatief, deze studie keek naar het gebruik van een op laser gebaseerd stroomsysteem, geïnspireerd door terrestrische laserexperimenten om drones aan te drijven en urenlang te laten vliegen."

De 10-maanden PHILIP, "Rovers aandrijven door middel van laserinductie met hoge intensiteit op planeten, " werd voor ESA een contract afgesloten door het Italiaanse Leonardo-bedrijf en het Roemeense Nationale Instituut voor Onderzoek en Ontwikkeling voor Opto-elektronica, het bedenken van een compleet laser-aangedreven verkenningsmissie-ontwerp.

Dit omvatte het selecteren van een locatie voor de missielander, in een bijna permanent zonovergoten gebied tussen de kraters de Gerlache en Shackleton op de Zuidpool. Deze lander zou een 500 watt infraroodlaser op zonne-energie bevatten, die het zou blijven trainen op een rover van 250 kg terwijl het de beschaduwde gebieden binnenging.

De rover zou dit laserlicht omzetten in elektrische stroom met behulp van een aangepaste versie van een standaard zonnepaneel, met fotodiodes aan de zijkanten van het paneel die het tot op centimeters nauwkeurig op de laser houden.

De studie identificeerde routes die de rover naar beneden zouden brengen op een relatief zachte helling van 10 graden, terwijl hij in de directe gezichtslijn van de lander bleef. De laserstraal kan worden gebruikt als een tweerichtingscommunicatieverbinding, met een modulerende retroreflector gemonteerd op het tweede zonnepaneel van de rover, het verzenden van signaalpulsen in licht dat wordt teruggekaatst naar de lander.

Begeleiden van de projecteisen, ESA heeft eerder 's nachts veldtests uitgevoerd op het maanachtige Tenerife om rover-operaties in permanente schaduw te simuleren.

Michel voegt toe:"Nu het PHILIP-project is voltooid, we zijn een stap dichter bij het aandrijven van rovers met lasers om de donkere delen van de maan te verkennen. We bevinden ons in het stadium waar prototypen en testen kunnen beginnen, uitgevoerd door follow-up ESA-technologieprogramma's."