ESA's Prospect-pakket, inclusief boor en een miniatuurlaboratorium, zal naar het zuidpoolgebied van de maan vliegen op zoek naar vluchtige stoffen, waaronder waterijs, als onderdeel van NASA's Commercial Lunar Payload Services-initiatief. NASA heeft Intuitive Machines geselecteerd voor een vlucht in 2027 die ons inzicht in de maan zal verdiepen en belangrijke vragen zal beantwoorden over waar en hoe vluchtige stoffen op het maanoppervlak kunnen worden gevonden. Vluchtige stoffen, zoals waterijs, zijn chemische componenten die onder bepaalde omstandigheden gemakkelijk verdampen.
Prospect is een instrumentarium dat tot minstens een meter diepte onder het maanoppervlak zal boren, monsters zal nemen en deze zal verwerken in een minilab. De combinatie van een robotboormachine en een monsteranalysepakket is bedoeld om vluchtige stoffen te identificeren die onder het oppervlak opgesloten zitten bij extreem lage temperaturen tot -150 °C. De belangrijkste bijdrage van Europa zal op de Nova-C maanlander van Intuitive Machines worden gedeeld met vijf andere instrumenten uit de VS, waaronder retroreflectoren om landingsplaatsen op de maan te lokaliseren en gist om stralings- en zwaartekrachtsreacties te bestuderen. In totaal zullen de zes instrumenten een massa van ongeveer 80 kg hebben. Prospect maakt deel uit van een wereldwijde inspanning om potentiële maanbronnen te identificeren voor een duurzame menselijke aanwezigheid op de maan op de lange termijn.
Vluchtige stoffen voor duurzame exploratie
Water is een belangrijk doelwit: er zijn mogelijk concentraties bevroren water aan of onder het oppervlak, vooral in de poolgebieden van de maan - iets dat wordt gesuggereerd door recente metingen vanuit een baan om de maan. Informatie over hoeveel water er aanwezig is en hoe toegankelijk het is, zou helpen bij het plannen van toekomstige missies waarbij gebruik wordt gemaakt van lokale bronnen. “Prospect sluit zich aan bij een nieuwe golf van maanwetenschap en -verkenning die de deur kan openen naar het gebruik van grondstoffen op de maan. Het direct onttrekken van zuurstof aan maanrotsen en -stof zou bijvoorbeeld een efficiënte manier kunnen zijn om zuurstof te leveren voor menselijke habitats of de voortstuwing van ruimtevaartuigen,” zegt Richard Fisackerly, Prospect-projectmanager. “Naast hun potentieel als grondstoffen, zouden vluchtige stoffen van de maan ook een belangrijk onderdeel vormen van het maanregoliet - de laag los stof en gefragmenteerd gesteente op het maanoppervlak. Prospect kan ons inzicht in de fundamentele wetenschap van de maan en haar omgeving vergroten,” voegt hij eraan toe.
Boren en monsteranalyse
De robotboor, ProSEED genaamd, zal het maanoppervlak binnendringen tot op een meter diepte. Verwacht wordt dat de temperaturen in de ondergrond minder dan -100 °C zullen zijn en overeenkomen met de omstandigheden waarin waterijs stabiel kan zijn. De boor is uitgerust met een multispectrale beeldvormer en een permittiviteitssensor om de detectie en analyse op afstand van vluchtige stoffen en de mineralogie van het regoliet op de landingsplaats te ondersteunen. Het miniatuurlaboratorium ProSPA zal de monsters uit de boor ontvangen via een carrousel met meerdere ovens, ze verzegelen en verwarmen om de koud gevangen vluchtige stoffen te extraheren. Het ProSPA-instrument zal dan de aard en de overvloed aan maanvluchtige stoffen meten aan de hand van de gassen die uit het monster vrijkomen. ProSPA zal ook specifieke processen testen die in de toekomst kunnen worden toegepast voor het winnen van grondstoffen.
Een stap dichter bij prospectie op de maan
De ProSEED-boor heeft in Italië al tests ondergaan, waaronder tests bij zeer lage temperaturen, onder lage druk en met een mengsel van maanregolietsimulanten en waterijs. Deze tests hebben aangetoond dat de boor in staat is om diep in hard materiaal door te dringen en met succes monsters te verzamelen. Prospect is voor ESA ontwikkeld door een breed industrieel team met Leonardo in Italië als hoofdaannemer en technisch leider van de ProSEED boor, samen met de Open Universiteit in het Verenigd Koninkrijk als leider van het ProSPA instrument. “Deze prestatie is een belangrijke bevestiging van Leonardo's technologische uitmuntendheid in ruimterobotica, een resultaat van de ervaring die is opgedaan door het ontwikkelen van boren en monstername-systemen voor de Rosetta en ExoMars missies,” zegt Francesco Rizzi, senior vice-president van Space Line of Business bij Leonardo. “Na meer dan tien jaar ontwikkelen van het ProSPA-concept en -instrument is ons team super enthousiast om mee te liften naar de maan. We kijken ernaar uit om verse monsters te analyseren die misschien wel oeroude voorraden water en andere ijssoorten bevatten. We kunnen niet wachten om de mysteries van deze extreme omgeving te ontrafelen en het potentieel ervan te ontdekken om toekomstige verkenningsmissies te ondersteunen,” zegt Simeon Barber, ProSPA projectleider aan de Open Universiteit in het Verenigd Koninkrijk. Prospect staat voor Package for Resource Observation and In-Situ Prospecting for Exploration, Characterisation and Testing.
De robotboor die met de Nova-C maanlander naar het maanoppervlak zal gebracht worden - Foto: Leonardo
