Agenda

  • ESA ontwikkelt maanlander voor bevoorrading

    Als je een maanbasis begint, heb je bevoorrading nodig. De plannen voor een langer verblijf op de maan worden steeds concreter. En daarom werkt ESA aan het ontwerp van een landingssysteem dat niet alleen voorraad kan brengen, maar ook monsters mee terug kan brengen naar Aarde. Deze European Large Logistics Lander (L3), ook wel Heracles, is nog niet officieel goedgekeurd, maar er worden wel al serieuze studies naar gedaan.

    De Europese maanlander wordt ontworpen om 1,5 ton aan lading te bezorgen bij een maanbasis. Dat zou voldoende moeten zijn om 4 astronauten van voedsel, water en brandstof te voorzien om een nacht op de maan (14 dagen) te overleven. De lander zelf moet ook in staat zijn meerdere koude nachten (-150 graden) te overleven. Zo zou de lander voor een sample return missie moeten kunnen werken na twee maan-nachten en de tweede trap moet daarna terug kunnen keren naar Aarde met 15 kg aan monsters.

    In 2027 zou de eerste lancering van L3 moeten kunnen plaats vinden op een Ariane 6 raket. In 2022 eindigt de huidige studie en wordt gekeken wat verdere mogelijkheden zijn. Dat jaar krijgt ESA weer een nieuw budget van de Europese minsters.

    Bronnen:

    https://www.esa.int/Science_Exploration/Human_and_Robotic_Exploration/Exploration/European_Large_Logistics_Lander

    https://www.esa.int/Science_Exploration/Human_and_Robotic_Exploration/Helping_Heracles_EL3_to_survive_the_long_cold_dark_nights_on_the_Moon

    Coverfoto: ESA/ATG-Medialab

  • Had Pluto een koude of een hete start?

    Pluto’s oppervlak is zo diep bevroren, dat stikstof er vloeibaar is. Maar mogelijk is Pluto ooit warm genoeg geweest dat het voor langere tijd een oceaan van vloeibaar water onder het oppervlak heeft gehad. Misschien zelfs nog vandaag.

    Het hangt af van hoe Pluto ontstaan is. De gangbare theorie zegt dat Pluto een “koude start” heeft gehad. Het idee daarvan is dat rots en ijs langzaam bij elkaar kwamen en Pluto vormden. Daarbij zat ook radioactief materiaal. De warmte daarvan dat zorgde er voor dat diep onder het ijs zich een oceaan bevond. Maar na een paar miljoen jaar werd die radioactieve warmte minder. En zo bevroor Pluto helemaal, van buiten naar binnen.

    Een andere theorie zegt dat Pluto een “hete start” gehad heeft. Hierbij werd Pluto gebombardeerd door ijzige meteorieten die, met hun inslag, zoveel warmte mee gaven, dat Pluto langere tijd een oceaan onder het oppervlak gehad heeft. Toen deze bombardementen stopten (en ook de radioactiveit af nam), bevroor deze oceaan. Alleen nu van binnen naar buiten.

    De beelden van New Horizons, die in juli 2015 langs Pluto vloog, geven ons aanwijzingen over welke theorie de juiste is. Bij een koude start kromp het ijs binnenin Pluto en zou je sporen van inkrimping moeten zien. Denk aan breuklijnen. Bij een hete start zou ijs uitgedijd moeten zijn. En de sporen daarvan zijn kloven en troggen (slenken en fossae).

    Lange kloven (fossae) die naar Sputnik Planitia lopen. (Credits: Moore, J. M., McKinnon, W. B., Spencer, J. R., Howard, A. D., Schenk, P. M., Beyer, R. A., New Horizons Science Team, et al.)

    Op beelden van New Horizons zijn inderdaad kloven en troggen te zien. Een paar ervan lopen onder Sputnik Planitia. Dat zegt ons dat deze kenmerken oud zijn en dat uitdijing op Pluto al vroeg begon. Dat bevestigt modellen die een hete start van Pluto beschrijven.

    Maar er is wel een voorwaarde aan dit model. Pluto moet daarbij in slechts 30.000 jaar gegroeid zijn van ongeveer 600 km tot zijn huidige omvang van 2300 km. Anders zou de warmte van de inslagen tussendoor kunnen ontsnappen en de oceaan bevriezen. Dat is dus een groei van 50 keer zijn oorspronkelijke volume in een astronomische oogwenk. Een andere mogelijkheid is dat de vorming van Pluto langer geduurd heeft, maar dat het voortdurend gebombardeerd is geweest door grote objecten, die bij de inslag ook diep onder het oppervlak sloegen. Ook dit zou een hete start opleveren.

    Het zou kunnen betekenen dat meer grote objecten in de Kuiper-gordel, zoals Eris en Makemake, oceanen hebben.

    Bronnen:

    https://news.ucsc.edu/2020/06/pluto-ocean.html

    https://www.syfy.com/syfywire/did-pluto-start-hot-or-cold

    Coverfoto: NASA / JHUAPL / SwRI

  • ESA’s Trace Gas Orbiter ziet groene gloed van zuurstof bij Mars

    ESA’s Trace Gas Orbiter heeft voor het eerst de groene gloed van zuurstof in de atmosfeer van Mars gedetecteerd. De Aardse atmosfeer heeft die groene gloed ook. Het is vrij zwak, maar op foto’s van ISS is het soms te zien tegen de achtergrond van het duister van de ruimte. Het is nu voor het eerst dat dat gevonden is bij een andere planeet dan de Aarde.

    Deze gloed van zuurstof was al lang geleden bij Mars voorspeld, maar het was nog niet eerder gedetecteerd. TGO laat zien dat de gloed voorkomt in de Mars atmosfeer op een hoogte van rond de 80 km, afhankelijk van de activiteit van de zon. Het blijkt afkomstig te zijn van kooldioxide, dat door de zon afgebroken wordt in zuurstofatomen en koolmonoxide. De metingen leveren interessant vergelijkingsmateriaal op met metingen aan de Aardse atmosfeer. En het leert ons nieuwe dingen over de hogere atmosfeer van Mars en zijn interactie met zonnewind. En daar weten we nog niet zo gek veel over.

    De hoogte in de atmosfeer van Mars waar de groene gloed van zuurstof gevonden is. (Credits: J.-C. Gérard et al. (2020))

    De ontdekking werd gedaan met een Belgisch instrument. Op Radio 1 in België werd Karolien Lefever van het Belgisch Instituut voor Ruimte-aeronomie erover geïnterviewd:

    https://radio1.be/programma/de-wereld-vandaag/radioitem/belgische-onderzoekers-zien-groene-gloed-rond-mars-na-40-jaar-eindelijk-gevonden/21196

    Bronnen:

    https://www.esa.int/Science_Exploration/Human_and_Robotic_Exploration/Exploration/ExoMars/ExoMars_spots_unique_green_glow_at_the_Red_Planet

    https://www.aeronomie.be/en/news/2020/exomars-nomad-spots-unique-green-light-mars

    Coverafbeelding: ESA

  • ‘Oumuamua bestond mogelijk uit waterstofijs

    Het eerste interstellaire object 1I/’Oumuamua heeft sinds zijn bezoek aan ons zonnestelsel in 2017 behoorlijk wat vragen opgeroepen. Het had geen coma, zoals kometen, maar wel de langwerpige vorm van een komeetkern. Vreemd was ook dat ‘Oumuamua een traject volgde, dat niet op grond van alleen zwaartekracht verklaard kon worden. Het versnelde enigszins.

    Er werden allerlei suggesties gedaan voor ‘Oumuamua’s vreemde traject en voorkomen. Zo was er een wetenschappelijk artikel dat zei dat je niet kon uitsluiten dat het geen buitenaards zonnezeil was. Maar er waren ook serieuzere pogingen om het gedrag van dit interstellaire object te verklaren.

    ‘Oumuamua’s traject door ons zonnestelsel. (Credits: nagualdesign; Tomruen op Wikimedia, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=64505953)

    Een suggestie was dat ‘Oumuamua een “splinter” is geweest van een gefragmenteerde planeet. Een ander artikel stelde voor dat ‘Oumuamua een heel lage dichtheid heeft, nog lager dan die van een sneeuwvlok. Dat zou betekenen dat je weinig uitgassende stoffen nodig hebt om het object enigszins te versnellen. Maar al deze verklaringen hebben toch hun problemen.

    Een nieuw artikel bouwt voor op eerder bewijs dat ‘Oumuamua toch een komeet is. Alleen dan een komeet die voor een belangrijk deel uit moleculair waterstof (H2) bestaat. Moleculair waterstof bevriest bij -259.14 °C, ofwel 14 graden boven het absolute nulpunt. Als het sublimeert (van ijs gasvormig wordt), is de pluim daarvan heel moeilijk of niet detecteerbaar met telescopen. Dat zou betekenen dat als het waterstof sublimeerde, dit ‘Oumuamua een onzichtbaar zetje gegeven kan hebben.

    Het zou ook de sigaarvorm van ‘Oumuamua kunnen verklaren. De auteurs van dit artikel denken dat het object voor zijn bezoek aan ons zonnestelsel veel groter was, maar dat het door de warmte van de zon snel slonk. En net als bij kometen bleef een langwerpiger object over na de passage. Jammer genoeg werd ‘Oumuamua pas ontdekt toen het het zonnestelsel al verliet. Dit is zeker iets om op te letten als er weer zo’n object ons zonnestelsel benadert.

    Hoe de vorm van ‘Oumuamua veranderde bij passage langs ons zonnestelsel

    Maar waar komen deze objecten dan vandaan? De auteurs denken dat grote moleculaire wolken in onze Melkweg koud genoeg zijn en voldoende dichtheid hebben om zulke objecten met bevroren waterstof te vormen. Het zou het meest oude materiaal zijn in onze Melkweg. Het zou zeker de moeite waard zijn om zulk materiaal van dichtbij te bekijken, bijvoorbeeld met ESA’s nog te bouwen Comet Interceptor.

    Bronnen:

    https://www.universetoday.com/146360/interstellar-oumuamua-was-a-dark-hydrogen-iceberg/

    https://arxiv.org/pdf/2005.12932.pdf

    https://www.nationalgeographic.com/science/2020/04/perplexing-interstellar-object-starts-revealing-its-secrets/

    https://www.syfy.com/syfywire/no-oumuamua-is-not-an-alien-spaceship-it-might-be-even-weirder

    https://skyandtelescope.org/astronomy-news/oumuamua-sped-up-as-it-left-the-inner-solar-system-this-might-be-why

    Coverfoto: ESA/Hubble, NASA, ESO, M. Kornmesser

  • Warmtesonde van Mars InSight eindelijk onder de grond

    Eindelijk is het zo ver: de HP3 warmtesonde van Mars InSight is onder de grond. De warmtesonde had zichzelf eigenlijk al vorig jaar in de bodem moeten kloppen, maar de bovenste laag van het oppervlak in Elysium Planitia reageerde heel anders als gedacht. Daardoor kwam de warmtesonde zelfs weer naar boven.

    Het kostte uiteindelijk 80 sols (Mars-dagen) om de warmtesonde onder de grond te krijgen met de nieuwe strategie.

    De oplossing was uiteindelijk om de robotarm van Mars InSight op de achterkant van de warmtesonde te plaatsen. Dat was een heel secuur werk, want op die achterkant zit ook een kabel die de meetgegevens naar de lander moet zenden. De robotarm zou de kabel makkelijk kunnen beschadigen. De afgelopen 3 maanden is de warmtesonde stapje voor stapje naar beneden gegaan, waarna de robotarm steeds weer precies op de juiste plek op de achterkant geplaatst is.

    Nu de warmtesonde helemaal onder de grond is, kunnen er serieuze metingen gedaan worden. Maar natuurlijk wil men dat de “mole” nog dieper gaat. Drie meter diep was het doel, maar de sonde kan zelfs tot 5 meter graven. Maar daarvoor moet de bodem wel voldoende wrijving geven, en dat deed de bovenste 10-20 centimeter niet, waardoor de grond rond de sonde steeds instortte.

    Om de bodem voldoende wrijving te geven zal de robotarm nog een tijd op de bodem drukken. De hoop is dat als de sonde 20 cm diep is, dat hij verder op eigen kracht kan. Mocht de bodem rond de sonde weer instorten, dan zal er met de robotarm extra grond op gegooid worden, en zal de robotarm gebruikt worden om daarna weer op de bodem te duwen. En dit moet dan gebeuren voor de winter op Mars begint, waardoor er minder zon op de zonnepanelen valt en er minder energie voor de robotarm is.

    Bronnen:

    https://www.dlr.de/blogs/en/all-blog-posts/The-InSight-mission-logbook.aspx

  • Frankrijk en Duitsland gaan een Phobos-rover bouwen

    De Franse ruimtevaartorganisatie CNES kondigde aan om samen met de Duitse ruimtevaartorganisatie DLR een rover te gaan ontwikkelen voor Phobos. In 2024 gaat Japan namelijk een missie lanceren naar de twee manen van Mars. Deze missie, Martian Moons eXploration (MMX), gaat landen op Phobos en een monster van 10 tot 100 gram mee terug brengen naar Aarde.

    De Frans-Duitse rover, die nog geen naam heeft, gaat het oppervlak van Phobos verkennen, voordat MMX gaat landen. Omdat Phobos nauwelijks zwaartekracht heeft kan de rover afgeworpen worden en landen zonder remraket. Vanwege diezelfde geringe zwaartekracht kan de rover ook maar heel langzaam rijden, zo’n 3,6 meter per uur. (Wat je natuurlijk niet wil, is dat de rover met te hoge snelheid tegen een steentje botst, de ontsnappingssnelheid haalt en Phobos verlaat.)

    CNES en DLR hopen dat de rover 100 dagen actief zal blijven op Phobos. Ze denken er ook over om de rover de landing van MMX te laten filmen en om met de wielen in de bodem van Phobos te graven. Verder zal de rover een Raman mini-spectrometer mee nemen om de samenstelling van het oppervlak te meten, en een radiometer om de temperatuur te nemen.

    Als bonus, is het ontwerp van de rover ook nog “kawaii”, een Japanse obsessie met schattige figuren, plaatjes en voorwerpen.

     

    Bronnen:

    https://spacegate.cnes.fr/fr/quezako-le-cnes-prepare-un-rover-pour-phobos

    (De Nederlandse vertaling daarvan: https://translate.google.com/translate?sl=auto&tl=nl&u=https%3A%2F%2Fspacegate.cnes.fr%2Ffr%2Fquezako-le-cnes-prepare-un-rover-pour-phobos)

    Coverafbeelding: CNES/DLR

  • Video van de live stream over kometen is online

    Afgelopen donderdag 21 mei was er weer een live stream, dit keer over kometen. De video hiervan staat inmiddels op Youtube:

     

     

     

  • Live stream over kometen vanavond om 20:00

    Ver van de zon bevinden zich vuile, ijzige ballen uit het begin van ons zonnestelsel. Ze laten zich niet vaak in de buurt van de zon zien. Maar als ze in de buurt van de zon komen, kunnen ze zich laten zien als indrukwekkende staartsterren aan de hemel. Of ze breken in kleine brokjes en we horen er nooit meer van.

    De wetenschap is al lang geïnteresseerd in kometen omdat ze gevormd zijn toen ons zonnestelsel gevormd werd. Meerdere ruimtemissies hebben kometen bezocht en we gaan in de toekomst nog meer missies naar de kometen zien.

    Vanavond 21 mei om 20:00 doet Marcel-Jan Krijgsman een live stream over kometen. Deze is te zien op Twitch.tv:

    https://www.twitch.tv/wg_maan_en_planeten

     

  • Een monster verkrijgen van Venus?

    Waar Mars in de afgelopen decennia veel aandacht heeft gehad van orbiters en rovers, zijn er nauwelijks ruimtemissies naar Venus geweest. De laatste keer dat een lander neer kwam op deze hete planeet, was in 1986. In een nieuw artikel betogen twee astronomen, Richard Greenwood en Mahesh Anand, dat het nodig is om monster van Venus naar Aarde te brengen.

    Dat is nogal een statement, al is dit niet de eerste keer dat het voorgesteld wordt. Een “one does not simply walk into Mordor” meme, leek me wel op zijn plaats.

    one does not simply take Venus samples

     

    Het bronmateriaal van de binnenplaneten

    Waarom is een monster van Venus zo belangrijk? Het artikel begint uit te leggen welke vragen er zijn over het ontstaan van de binnenste, rotsachtige planeten, zoals dus Venus en Aarde. Er zijn twee bronmaterialen bekend van deze planeten: koolstof-chondrieten en gewone, of O-chondrieten. O-chondrieten bestaan voor het grootste deel uit rots, maar ook ijzer en nikkel. Veruit de meeste meteorieten zijn ook opgebouwd uit dit materiaal. Koolstof-chondrieten bestaan uit koolstofhoudende stoffen, waaronder aminozuren. Slechts 5% van de meteorieten zijn koolstof-chondrieten en gedacht wordt dat ze verder van de zon zijn gevormd.

    Er bestaan nog allerlei vragen over waarom er een verschil is tussen die twee materialen en waarom ze niet al vroeg in de stofschijf rond de zon werden gemengd, voor de planeten ontstonden. Maar misschien werd dit materiaal in het binnenste deel van ons zonnestelsel wel gemengd en er buiten niet? Een monster van Venus zou dat antwoord kunnen geven.

    20150305_veneracombof45
    Foto’s van het oppervlak van Venus, gemaakt door verschillende Venera landers. (Credits: Russian Academy of Sciences / Ted Stryk)

     

     

    Andere redenen

    Dan is er de vraag waar onze maan vandaan komt. We denken dat de vroege Aarde werd geraakt door een protoplaneet, genaamd Theia. Maar waarom komen de Aarde en de maan zo dicht overeen qua samenstelling en is de maan niet deels Theia, deels Aarde? Of is er gewoon sprake van dat de samenstelling van het binnenste deel van het zonnestelsel hetzelfde was? Een monster van Venus zou de doorslag kunnen geven.

    En verder zouden monsters van Venus ook andere vragen kunnen beantwoorden. Het lijkt erop dat Venus vroeger oceanen had. En de aanwijzingen worden sterker dat dit nog niet eens zo heel lang geleden niet meer het geval was. Een landing op een slimme plaats op Venus, zou zulke theoriën kunnen bevestigen of ontkrachten.

    Er zijn verder ook vreemde donkere plekken te zien in Venus’ atmosfeer, als je die bekijkt in ultraviolet. Drie jaar geleden werd berekend dat die worden veroorzaakt door deeltjes “ter grootte van microben”. Wellicht dat daar ook onderzoek naar gedaan kan worden.

    IDL TIFF file
    Donkere banden in de atmosfeer van Venus, gefotografeerd door Venus Express in ultraviolet. (Credits: ESA/MPS/DLR/IDA)

     

    Zuurstofisotopen

    Een belangrijke meting daarbij, is de verhouding tussen de stabiele isotopen van zuurstof. Zuurstof vind je in allerlei molekulen, zoals kooldioxide, siliciumoxide (rots) en vele mineralen. Om een lang verhaal kort(er) te maken: de verhoudingen tussen die isotopen vertellen iets over de afkomst van het materiaal.

    Die bepaling van die zuurstofisotopen kan het nauwkeurigst in het lab gedaan worden. Maar er is ook een meetmethode die gedaan kan worden op een lander of rover. Zo is de Curiosity rover op Mars in staat die meting te doen. Alleen is die meting veel minder nauwkeurig. Nou is het verschil van de ratio’s tussen die zuurstofisotopen op Aarde en Mars nogal groot, dus in geval van Curiosity was dat niet zo’n probleem. Maar de verwachting is dat de verschillen tussen Venus en Aarde heel klein zijn. En dus is een hoge nauwkeurigheid nodig om dit probleem op te lossen, iets dat alleen op Aarde gedaan kan worden.

     

    Een sample return missie

    Volgens het artikel is een aangeboord monster van minimaal 100 gram nodig. Het plan is om nog eens 100 gram te verkrijgen middens een soort stofzuiger. Vanwege de extreme condities op Venus, moeten deze monsters moet binnen een uur na landing verkregen worden en in een terugkeerraket gebracht zijn. Alles moet automatisch en vlot gebeuren. Vanaf Aarde kunnen we alleen maar nagelbijtend toekijken.

    11214_2020_669_Fig14_HTML
    Hoe een sample return missie naar Venus zou kunnen verlopen. (Afbeelding: Greenwood, R.C., Anand, M.)

    Maar hoe komen we na landing op Venus in vredesnaam terug in een baan rond de planeet? We hebben te maken met een atmosfeer met op het oppervlak een gemiddelde druk van 92 bar. Wat voor enorme raket heb je nodig om daar doorheen te komen? Men heeft daar meerdere ideeën over. Een ervan is om een terugkeerraket eerst naar 66 km hoogte te brengen aan een ballon. Daar is de atmosfeer al ijler dan die op Aarde op zeeniveau. Onderweg worden ook monsters van de atmosfeer meegenomen van verschillende hoogten.

    Dan nog heb je een drietraps vastebrandstofraket nodig om de monsters in een baan rond Venus te brengen. Eenmaal in een baan rond Venus wacht er een orbiter, die de monsters over neemt en naar Aarde brengt.

     

    Kosten

    Er zijn momenteel plannen voor een sample return missie naar Mars en die wordt complex en gaat vele miljarden kosten. Hoeveel gaat een sample return missie naar Venus kosten? Volgens de berekeningen in dit artikel, wordt zo’n missie goedkoper dan de Curiosity rover, maar dan nog steeds zou zo’n Venus “grab and go” missie rond de 1,5 miljard dollar gaan kosten. De vraag is natuurlijk of dat bedrag in deze tijden losgemaakt kan worden.

     

    Bronnen:

    https://link.springer.com/article/10.1007/s11214-020-00669-8

    https://en.wikipedia.org/wiki/Chondrite#Ordinary_chondrites

    https://www.cosmos.esa.int/documents/1866264/3219248/ValentianD_Venus+sample+return+mission+revisited_r2.pdf/51e80e8b-8ecd-44a9-8363-5525e6cb35d9?t=1565184752220

    Coverafbeelding: Venus door NASA’s Magellan sonde in kaart gebracht (afbeelding: NASA)

  • Maanlanders zouden maanbasis of Lunar Gateway kunnen zandstralen

    Zowel NASA als China hebben plannen om opnieuw astronauten op de maan te laten landen. De maanlanders die op dit moment door commerciële partijen als Blue Origin, Dynetics en SpaceX worden ontworpen, zijn zwaarder dan de Apollo Lunar Module ooit was. Het kost kracht om zo’n zware vracht veilig op de maan te zetten. Wat is het effect als zulke krachtige raketmotoren boven het maanoppervlak blazen?

    Professor Phil Metzger doet onderzoek hiernaar. Hij onderzocht materiaal van de Surveyor 3 lander, dat door Apollo 12 terug gebracht was. Apollo 12 landde in 1969 op loopafstand van Surveyor 3. Nadere studie toonde aan de onbemande lander gezandstraald was. Ook onderzocht Metzger video’s van Apollo landingen. Op sommige video’s is te zien dat vuistgrote rotsen opzij geblazen worden door de uitlaatgassen van de raketmotor.

    In een recente online presentatie vertelt professor Metzger dat stof dat door zwaardere landers opzij geblazen wordt, in een baan rond de maan kan komen. Het zou er zelfs voor kunnen zorgen dat NASA’s toekomstige Lunar Gateway hierdoor gezandstraald wordt. Om maar te zwijgen over wat er zou kunnen gebeuren als zo’n lander vlak bij een maanbasis landt.

    Volgens professor Metzger moeten we landingsplatforms ontwikkelen, waar maanlanders veilig neer kunnen komen zonder dat ze materiaal rondblazen. Hij heeft verschillende methoden onderzocht en ontwikkeld om dergelijke landingsplatforms te plaatsen. Dat is trouwens niet het enige onderzoek dat hij doet. Hij kreeg onlangs ook budget om een methode voor het extraheren van water uit maankraters te ontwikkelen die weinig energie kost.

    Bronnen:

    https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2010JE003745

    https://www.nasa.gov/directorates/spacetech/niac/2020_Phase_I_Phase_II/Aqua_Factorem/