27 december 1997 NRC

De laatste maansonde; Amerikanen dragen maanonderzoek over aan Japan

George Beekman

De Lunar Prospector moet een groot aantal fysische kenmerken van de hele maanbol gede- tailleerd inventariseren. En misschien kan de ruimtesonde ook de vraag beantwoorden of zich in de kraters aan de maanpolen ijs bevindt.

OP 5 JANUARI wordt vanaf de basis Cape Canaveral in Florida de Lunar Prospector gelanceerd. Deze eenvoudige ruimtesonde moet in een lage baan rond de polen van de maan komen, om deze een jaar lang gedetailleerd te bestuderen. Met de Lunar Prospector komt de maan weer even in de - wetenschappelijke - greep van de Amerikanen, maar dat is slechts van betrekkelijk korte duur. De verkenner is de laatste Amerikaanse ruimtesonde voor het onderzoek van onze naaste buur, die straks geheel wordt overgelaten aan Japan.

De Lunar Prospector is eerste ruimtesonde die werd uitgekozen voor het nieuwe, bescheiden Discovery-programma van de NASA. Dit programma, dat in 1992 werd gestart, behelst onderzoek in het zonnestelsel met behulp van sondes die in drie jaar kunnen worden ontwikkeld en gebouwd, maximaal 150 miljoen dollar kosten en met behulp van een relatief goedkope raket kunnen worden gelanceerd. De Lunar Prospector is in dit opzicht werkelijk een koopje: hij werd in een periode van 20 maanden gebouwd voor een bedrag van slechts 63 miljoen dollar.

Lunar Prospector daardoor als eerste uitgekozen, maar zal uiteindelijk als derde in het Discovery-programma worden gelanceerd. Eerdere lanceringen in dit programma betroffen NEAR (Near Earth Asteroid Rendezvous), die begin 1999 bij de planetoïde Eros arriveert, en Pathfinder, die op 4 juli op Mars landde en daar het wagentje Sojourner afleverde. Het vierde Discovery-project is Stardust: een begin 1999 te lanceren ruimtesonde die stofdeeltjes van komeet Wild-2 naar de aarde moet brengen. Het vijfde project, Komet Nucleus Tour, is zelfs bestemd voor het onderzoek van drie kometen.



De 295 kg zware Lunar Prospector is gebouwd op het NASA Ames Research Center in Californië en wordt gelanceerd met een Athena-2 raket van Lockheed Martin Corporation. Vanuit een parkeerbaan rond de aarde cruist hij vervolgens in vijf dagen naar de maan. Eerst komt hij in een elliptische 12-uursbaan rond onze naaste buur. Een dag later wordt die baan verkleind tot een 3,5-uursbaan en nog een dag later tot een cirkelvormige baan op honderd kilometer hoogte. De satelliet zal dan in 118 minuten éénmaal rond de polen van de maan draaien. Uit deze baan zal de Lunar Prospector de maan een jaar lang gedetailleerd bestuderen. De sonde heeft daartoe vijf instrumenten aan boord. Drie spectrometers bestuderen de mineralogische samenstelling van het oppervlak, zoeken naar mogelijke sporen van ijs en speuren naar gassen die zouden kunnen wijzen op vulkanische of tektonische activiteit. Met een magnetometer worden de magnetische velden van oppervlakteformaties gemeten, terwijl met een Doppler-instrument het gravitatieveld in kaart wordt gebracht.



De Lunar Prospector heeft geen camera voor het maken van 'gewone' opnamen, dus zal geen fraaie beelden van de maan kunnen leveren. Het doel van de verkenner is het gedetailleerd inventariseren van een groot aantal fysische kenmerken van de volledige maanbol. Eén van de vragen die men hoopt te kunnen beantwoorden is of zich in de kraters aan de polen van de maan ijs bevindt. Deze mogelijkheid werd eind vorig jaar afgeleid uit waarnemingen van de ruimtesonde Clementine, die in 1994 twee maanden lang om de maan draaide. Uit de polarisatie van zijn radiosignalen, die via de maan naar de aarde werden gekaatst, concludeerden sommigen dat zich in de kraters bij de polen ijs zou kunnen bevinden. Afgelopen juni werd echter bekend dat deze polarisatie ook het gevolg zou kunnen zijn van reflecties tegen zeer ruwe oppervlakken. Als er, zoals wordt verwacht, na een jaar waarnemen nog voldoende stuwstof aan boord is, kan men de baan van de Lunar Prospector verder verkleinen tot een ellipsvormige baan met een laagste punt op tien kilometer hoogte. Het project eindigt als de satelliet oncontroleerbaar wordt en daarna op de maan te pletter slaat. Op dat moment zullen de Amerikanen, zoals het er nu uitziet, het maanonderzoek verder geheel overlaten aan de Japanners.



Japanse ruimte-onderzoekers hebben de maan hoog op hun verlanglijstje staan.
In februari 1999 wil het Japanse ruimtevaartinstituut ISAS een 500 kilogram zware satelliet in een baan om de maan brengen. Die satelliet, Lunar-A, zal drie granaatachtige projectielen van bijna één meter lang afstoten, die met een snelheid van 300 meter per seconde op de maan moeten inslaan: twee op het zichtbare (naar de aarde gekeerde) deel en één op het onzichtbare deel.



Deze penetrators moeten ongeveer vijf meter in de maanbodem doordringen en daar metingen gaan verrichten aan de bevingen en de warmtestroom in de maan.
Die metingen worden telkens twee weken lang opgeslagen en dan, bij overkomst van Lunar-A, naar de aarde gezonden. De Russen hadden op een soortgelijke wijze in september dit jaar Mars willen 'spietsen', maar hun Marsverkenner viel na de lancering, in november vorig jaar, terug naar de aarde als gevolg van een fout in de draagraket.



In de jaren zeventig waren in het kader van het (bemande) Apollo-project ook al seismometers op de maan opgesteld. Hiermee werden diepe haarden van bevingen in de maan ontdekt. De activiteit van deze haarden fluctueert min of meer periodiek onder invloed van de getijdenkrachten van de aarde. Met de drie ultragevoelige seismometers van Lunar-A zullen deze bevingen nu nauwkeurig kunnen worden bestudeerd. In combinatie met de metingen aan de warmtestroom hopen de Japanse astronomen zo meer te weten te komen over de kern en de mantel van de maan en over de mate waarin onze naaste buur misschien nog een beetje geologisch 'actief' is.



DOCHTERVAARTUIG



Het is niet voor het eerst dat de Japanners een ruimtesonde naar de maan gaan sturen. In januari 1990 werd een satelliet, Hitin, in een zeer langgerekte baan om de aarde gebracht. Hiten stootte twee maanden later een dochtervaartuig af, Hogoromo geheten, dat in een baan om de maan had moeten komen. Door het uitvallen van het radiocontact werd daarvan echter niets meer vernomen. In februari 1992 werd Hitin zelf in een baan om de maan gebracht, waarop hij in april 1993 te pletter sloeg. Het hoofddoel van deze Japanse maanvlucht was het opdoen van technische kennis en ervaring voor toekomstige ruimtevluchten. En datzelfde geldt voor het project Lunar-A. De Japanners menen dat de maan zowel de mogelijkheid biedt om interessant wetenschappelijk werk te verrichten als om technieken te testen die bij hemellichamen verder weg in het zonnestelsel kunnen worden gebruikt. Japan heeft ook plannen voor sondes naar Venus, Mars, een komeet en een planetoïde. Men denkt dat technieken die voor het maanonderzoek worden ontwikkeld ook interessante spin-offs voor toepassingen op aarde zullen hebben.



Het Japanse maanonderzoek komt op gang in een tijd waarin de andere landen hun ruimtepijlen op andere doelen in het zonnestelsel - en daarbuiten - hebben gericht. De Russen, die in de jaren zestig bij het maanonderzoek voorop liepen, hebben momenteel wel wat anders aan hun hoofd. Het Europese ruimte-agentschap ESA heeft tot nu toe nauwelijks belangstelling getoond voor de maan en ook in zijn onlangs herziene 'Horizon 2000 Plus'-programma komt de maan niet voor. Drie jaar geleden presenteerde ESA weliswaar een Moon Initiative, waarin groots werd gesproken over een 'gefaseerde verovering' en kolonisatie van de maan, maar dat was vooral bedoeld om het Europese ruimte-onderzoek weer eens onder de publieke aandacht te brengen.



In oktober 1996 werd in Kyoto, op de Second International Lunar Workshop, Japans volgende stap naar de maan gepresenteerd. Dit is het project SELENE (Selenological and Engineering Explorer), een samenwerkingsproject van ISAS en het National Space Development Agency (NASDA). SELENE is een verkenner die in het jaar 2003 naar de maan wordt gestuurd. Hij zou bestaan uit een landingsvaartuig met een maanwagentje en zo het prototype kunnen worden van een hele serie robotverkenners voor het onderzoek van de maan: net zoals de Amerikanen dat van plan zijn te doen bij Mars.



LUCHTKASTELEN



Sommige Japanse ruimte-onderzoekers dromen zelfs over een geheel door robots te bouwen basis op de maan, in het tweede decennium van de volgende eeuw, gebruik makend van Japans vermaarde automatiseringstechnologie
. Deze plannen zullen echter hoogstwaarschijnlijk luchtkastelen blijven, want net als in de Verenigde Staten en Europa zijn ook in Japan de budgetten voor ruimtevaart en ruimte-onderzoek in de afgelopen jaren onder steeds sterkere druk komen te staan. Onlangs werd het budget voor de programma's van NASDA met 14 procent ingekrompen.



De Japanse Lunar A had in feite al in augustus dit jaar moeten worden gelanceerd. In maart bleek echter dat de mechanismen die de drie penetrators zouden moeten uitstoten niet goed werkten. De lancering is nu uitgesteld tot februari 1999. Ook de lancering van de Amerikaanse Lunar Prospector is al twee keer, in september en november, uitgesteld. Dat uitstel was te wijten aan problemen tijdens de ontwikkeling van de nieuwe, commerciële draagraket van Lockheed Martin: de LMLV-2, ofwel Athena-2. Deze drietrapsraket, die geheel op vaste brandstoffen werkt, zal met de Lunar Prospector zijn eerste proefvlucht maken en dus nog voor spannende momenten kunnen gaan zorgen.



MILLENNIUMVIERING OP DE MAAN?



Het Europese ruimte-agentschap ESA is gevraagd een forse bijdrage te leveren aan het project Euromoon. Dit plan van Wubbo Ockels, voormalige Nederlandse astronaut, behelst het zenden van een onbemande ruimtesonde naar de maan voor het vieren van het nieuwe astronomische millennium, dat op 1 januari 2001 begint. De bedoeling is dat een landing wordt gemaakt op de Peak of Eternal Light, een punt op de rand van de krater Aitken bij de zuidpool van de maan. Hier staat de zon altijd boven de horizon, zodat er altijd energie is voor de lander en de robotwagentjes die de omgeving gaan verkennen. Het project, dat een sterke PR-functie vervult, zou 600 miljoen gulden moeten gaan kosten. Een kwart komt voor rekening van de ESA, de Europese industrieën betalen de rest. Deze laatste hebben belangstelling getoond, maar concrete toezeggingen zijn er nog niet. De ESA-raad steunt Euromoom 2000, maar de wetenschappelijke adviesraad reageert koel op het plan. Het wetenschappelijke budget van de ESA staat al jaren onder druk en die is juni vorig jaar door de explosie van de eerste Ariane-5, met aan boord het kwartet Cluster-satellieten, alleen maar toegenomen.



Onderschrift:

Foto: Impressie van de Lunar Prospector in zijn baan om de maan. De gehele buitenwand van de satelliet, die een diameter heeft van 1,2 meter, is bedekt met zonnecellen. De meetinstrumenten bevinden zich aan de uiteinden van de 2,5 meter lange masten; Een deel van het zuidpoolgebied van de maan, in 1994 gefotografeerd door de Amerikaanse ruimtesonde Clementine. Eind vorig jaar werd bekendgemaakt dat zich in de kraters in dit gebied mogelijk ijs bevindt.