Nieuwe techniek laat James Webb telescoop straks zuurstof zien

Astronomen kijken uit naar de analyses die de James Webb Space Telescope zal gaan doen aan de atmosferen van aardachtige exoplaneten. Dat zou ons iets kunnen zeggen over mogelijk leven daar. Een molekuul zouden we echter niet kunnen vinden met de 6 meter grote ruimtetelescoop: zuurstof. Dat zou onder de detectielimiet van de James Webb liggen. Dat zou natuurlijk erg jammer zijn. Want hoewel zuurstof niet persee door leven geproduceerd hoeft te worden, zou het een belangrijk aspect van een planeet zoals de Aarde niet kunnen vinden.

Maar een aantal NASA wetenschappers hebben een signaal in het infrarood spectrum gezien dat men tot nu toe over het hoofd gezien heeft. Het gaat om een piek die veroorzaakt wordt door botsingen tussen zuurstofmolekulen. Het Mid InfraRed Instrument Low Resolution Spectrometer (MIRI LMS) instrument van James Webb kan deze piek detecteren bij aardachtige planeten na een paar overgangen van de planeet voor zijn ster.

Hiervoor moet de ster wel redelijk dichtbij staan: 16 lichtjaar voor zuurstofconcentraties zoals in de Aardse atmosfeer en bij hele hoge zuurstofconcentraties en hogere atmosferische druk zou zuurstof zelfs tot op 84 lichtjaar gevonden kunnen worden.

Zoals gezegd hoeft zuurstof in de atmosfeer van een exoplaneet niet altijd ontstaan zijn door leven. Bij exoplaneten die dicht rond hun ster draaien kan de warmte bijvoorbeeld water afbreken met een hogere zuurstofconcentratie als gevolg.

Bron:

https://www.nasa.gov/press-release/goddard/2019/oxygen-planets

 

Ruimtevaart in 2020

Het nieuwe jaar komt met rasse schreden dichterbij. En 2020 zit barstens vol beloften. Op dit moment worden maar liefst 3 Mars-rovers en 2 Mars-orbiters klaar gemaakt voor vertrek (en 1 kleine helicopter). En ook staan weer de nodige maanmissies op het programma. China heeft nog steeds haar Chang’e 5 monstername missie klaar staan. Maar enig realisme is wel geboden. Van de vorig jaar in deze blog aangekondigde 7 maanlandingen, stond alleen Chang’e 4 op 3 januari 2019 op netjes zijn pootjes op de (achterkant van) de maan.

 

Wat haalde 2019 niet?

Laten we eerst nog even kijken naar de beloften van vorig jaar, voor we smullend naar 2020 uitkijken. Want uitstel en ruimtevaart gaan helaas soms net zo goed samen als kalkoen en cranberrysaus. Van de 7 potientiële maanlandingen, was er slechts 1 succesvol, 2 (Beresheet en Vikram) kwamen te hard neer. Van de missies die niet vlogen in 2019, komen we de eerste landing van Moon Express tegen in juli 2020. De lancering van de ALINA van de Duitse PTScientists kan langer op zich laten wachten, door problemen met de financiering.

Het Amerikaanse Commercial Crew project verliep niet zonder problemen. De eerste bemande Crew Dragon van SpaceX verliep niet in oktober, we mogen hem nu in februari verwachten. De testmissie van de Starliner van Boeing was enigszins problematisch, maar de bemande missie moet ergens in het eerste kwartaal van 2020 gaan plaats vinden.

 

Missies naar Mars

Elke 2 jaar (pakweg) biedt zich een optimale tijd aan om missies naar Mars te sturen. In juli-augustus is het weer zo ver en dat zullen we weten ook. Maar liefst 3 Mars-rovers, een helicopter en 2 orbiters worden geprepareerd. Laten we ze even stuk voor stuk bekijken.

Doorgaan met het lezen van “Ruimtevaart in 2020”

ESA krijgt beste budget ooit.

De Europese ruimtevaartorganisatie ESA krijgt de komende jaren extra budget. Meer zelfs dan ze gevraagd hebben. Dat hebben ministers van Europese landen afgelopen donderdag en vrijdag besloten tijdens de Space19+ conferentie in Sevilla, Spanje. Daarmee heeft ESA genoeg geld om mee te doen met NASA’s missies naar de maan, een Mars sample return missie en de ontwikkeling van de Ariane 6 en Vega C raketten. Verder kreeg ESA ook budget voor Space Rider, een herbruikbaar onbemand ruimteschip voor microzwaartekracht onderzoek.

esa_budget_onderwerp.PNG
Verdeling van ESA’s budget. (Afbeelding ESA)

ESA’s bijdrage aan Lunar Gateway, een ruimtestation achter de maan, is hiermee geregeld. Er wordt een nieuwe astronautenklas gerecruiteerd die mogelijk mee gaan naar de maan.

Gateway_Space_Station_Module_Map.jpg
De Lunar Gateway met bijdragen van internationale partners. (Afbeelding NASA)

En er is geld om mee te doen aan de uiterst complexe combinatie van NASA en ESA missies om monsters van Mars naar Aarde te brengen. NASA’s Mars 2020 rover gaat die monsters verzamelen. ESA levert een kleine rover die later de monsters moet oppikken en bij een NASA raket moet brengen. Die raket brengt de monsters in een baan rond Mars, waar een ESA satelliet ze overneemt en naar Aarde brengt.

Een slimme zet was om een extra onderdeel in het budget onder te brengen: Space Safety. Hieronder schaart ESA de bestrijding van ruimtepuin, het onderzoeken van zonneactiviteit en de waarschuwing en bescherming tegen asteroïden die op Aarde kunnen inslaan. Voor dat laatste wil ESA, samen met NASA, de HERA missie lanceren. Astronomen hebben diverse technieken bedacht waarmee de baan van een asteroïde zodanig kan worden veranderd, dat die de Aarde ontwijkt. Maar die zijn nooit getest in de praktijk. HERA moet een aantal technieken gaan testen op de asteroïde Didymos en zijn maan “Didymoon”.

Hera_scans_DART_s_impact_crater_pillars.jpg
HERA onderzoekt een impactkrater op Didymos, gemaakt door NASA’s DART impactor. (Afbeelding: ESA)

En tenslotte was er ook geld voor astronomische missies zoals de röntgentelescoop Athena, die onderzoek gaat doen naar zwarte gaten, en LISA (Laser Interferometer Space Antenna), een detector van zwaartekrachtgolven.

ESA’s budget wordt elke drie jaar bepaald tijdens een bijeenkomst van ministers van Europese landen. Die ministers hebben ESA 14,5 miljard euro toegezegd in de komende drie jaar. Ter vergelijking: dit is net iets meer dan 1/5 van NASA’s budget. Nederland levert 2,4% van ESA’s budget.

 

Bronnen:

http://www.esa.int/About_Us/Corporate_news/ESA_ministers_commit_to_biggest_ever_budget

https://spacenews.com/esa-declares-success-at-ministerial-meeting/

https://en.wikipedia.org/wiki/Budget_of_NASA

China overweegt Voyager-achtige missie die o.a. Neptunus aan doet.

De planeet Neptunus is maar een keer door een ruimtesonde bezocht. Dat was Voyager-2 in 1989. Wetenschappelijk gezien is er genoeg reden om terug te gaan: de onverwacht felle stormen van Neptunus en de maan Triton met zijn retrograde baan en zijn geisers. En niet te vergeten het feit dat zoveel exoplaneten Neptunussen blijken te zijn. Wat maakt Neptunus zo speciaal?

Van tijd tot tijd steken nieuwe plannen de kop op om de verre blauwe planeet te gaan bezoeken. Maar voor alsnog is geen nieuwe missie geselecteerd. Tenminste, niet bij NASA. Maar misschien lukt dat wel in China. Daar heeft men aangekondigd plannen te maken om Neptunus te gaan bezoeken. Het is onderdeel van een plan om twee satellieten het zonnestelsel uit te sturen.

Deze ambitieuze missie wordt (in het Engels) IHP, ofwel Interstellar Heliosphere Probe genoemd. Ze moeten de heliosfeer gaan onderzoeken, de regio rond de zon waar deeltjes van de zonnewind overheersen. Slechts twee ruimtesondes hebben tot nu toe gegevens naar Aarde gestuurd toen ze de heliosfeer verlieten: Voyager-1 en 2.

De twee IHP satellieten moeten in twee verschillende richtingen gestuurd worden. IHP-1 moet in 2024 naar de kop van de heliosfeer gaan. Wetenschappers denken dat de heliosfeer een komeet-achtige staart heeft. In die richting moet IHP-2 gaan vliegen. Beide satellieten zullen de nodige instrumenten bij zich hebben om het magnetisch veld, deeltjes en plasma te meten. Maar ook zullen ze een camera bij zich hebben.

20191112_IHP-spacecraft-1-heliosphere-head.jpg
Het voorgestelde vluchtschema van IHP-1 dat onlangs gepresenteerd werd op een astronomisch congres in Geneve (afbeelding: Zong Quigang)

Het wordt een missie van lange adem. IHP-1 vliegt eerst twee keer langs Aarde en komt dan in 2029 langs Jupiter voor een slinger van zijn zwaartekrachtveld. In 2049 moet de ruimtesonde dan de grenzen van de heliosfeer bereiken. IHP-2 vliegt in 2033 langs Jupiter en komt in 2038 langs Neptunus. De satelliet zal dan een kleine sonde loslaten die in de atmosfeer van Neptunus duikt. De inslag ervan wordt door het moederschip waargenomen. Mogelijk bezoekt IHP-2 daarna ook nog een Kuipergordel object.

20191112_IHP-spacecraft-2-heliosphere-tail.jpg
(Afbeelding: Zong Quigang)

Het IHP programma is nog niet officieel goedgekeurd, maar de Chinese wetenschappers denken dat die goedkeuring in 2020 of 2021 gegeven kan worden. Om het lot een handje te helpen bereikt een van de sondes een afstand van 100 AU (100 keer de afstand Aarde-zon) tijdens het honderdjarig bestaan van de Volksrepubliek China in 2049.

Bron:

https://www.planetary.org/blogs/guest-blogs/china-voyager-like-interstellar-mission.html

Coverafbeelding: NASA

 

Chinese monstername missie naar de maan uitgesteld tot eind 2020

De Chinese missie om 2 kg aan monsters van de maan terug te brengen naar Aarde, Chang’e 5, is uitgesteld tot eind 2020. Deze Lange Mars-5 raket, vergelijkbaar met de Amerikaanse Delta IV Heavy, ondervond problemen bij zijn tweede vlucht in 2017. Sindsdien is er lang aan de raket gewerkt.

Inmiddels zijn de boosters van de volgende Lange Mars-5 raket richting het Wenchang lanceercomplex op het eiland Hainan getransporteerd. De eerstvolgende vlucht staat gepland in half december. Als die goed gaat, kan de Chinese Mars-orbiter en -rover Huoxing-1 (HX-1) gelanceerd worden vanaf 23 juli 2020. En daarna Chang’e 5.

Chang’e 5 bestaat uit een lander en een orbiter. De bestemming van de lander is Oceanus Procellarum, in de buurt van de vulkanische berg Mons Rümker. Dat vulkanische gebied is wetenschappelijk zeer interessant. De lander heeft een boor waarmee het monsters van onder het oppervlak kan aanboren.

20180912_6258TPS-TPR-2018Q3-18-09-04-p15legacy.png
De Chang’e 5 missie van lancering tot landing met monsters op Aarde. (Credits: Planetary Society)

Het bovenste deel van de lander kan met de monsters opstijgen naar een baan rond de maan. Daar moet het de eerste onbemande koppeling in een baan rond de maan uitvoeren met de orbiter. De orbiter brengt de monsters in een afdalingscapsule terug naar Aarde. De capsule moet vervolgens in China landen.

 

Bron:

https://spacenews.com/china-targets-late-2020-for-lunar-sample-return-mission/

Coverafbeelding: CCTV

Nieuwe maanrover van NASA gaat naar ijs boren

NASA wil in december 2022 een rover naar de maan sturen die onderzoek moet gaan doen naar waterijs op de zuidpool van de maan. De Volatiles Investigating Polar Exploration Rover, ofwel VIPER, zal een drilboor bij zich hebben (The Regolith and Ice Drill for Exploring New Terrain, of TRIDENT) die 1 meter diep kan boren. De monsters die zo aangeboord worden, zullen onderzocht worden door twee instrumenten op de aanwezigheid van water en andere stoffen.

Het platform waarop de rover op de maan moet landen, zal overigens niet door NASA gebouwd worden, maar door een commerciele partij. Bedrijven kunnen zich aanmelden om de rover op de maan te brengen.

 

VIPER wordt gebouwd uit onderdelen van de vorig jaar geschrapte maanrover Resource Prospector.

 

Bronnen:

https://www.nasa.gov/feature/new-viper-lunar-rover-to-map-water-ice-on-the-moon

Astronoom oppert om Aarde als telescoop te gebruiken

Een jaar geleden schreef ik op Facebook over een idee om de zon te gebruiken als zwaartekrachtlens voor een reusachtige telescoop. Daarmee zou je het oppervlak van exoplaneten in beeld kunnen brengen met een resolutie van rond de 500×500 pixels.

Maar er zijn wel een paar praktische zaken die we moeten oplossen om dit te verwezenlijken. Zoals dat het brandpunt van de zwaartekrachtlens van de zon op 550 astronomische eenheden (AU), ofwel 3 lichtdagen, ligt. De verste satelliet die we tot nu toe hebben gelanceerd (Voyager 1) is, na 40 jaar reizen, slechts 146 AU ver. Dus in onze huidige pogingen komen we nog niet erg in de buurt van dat brandpunt. En dan is er nog het probleem van de energieopwekking op die afstand van de zon. Zonnepanelen gaan niet werken en de brandstof van radio isotoopgeneratoren is verschrikkelijk duur.

Dus misschien moeten we het dichter bij huis zoeken. Wat als we de Aarde nu eens als lens gebruiken? De Aarde heeft niet genoeg zwaartekracht om het als serieuze zwaartekrachtlens te dienen, maar de astronoom David Kipping denkt dat we wel de atmosfeer van de Aarde zouden kunnen gebruiken om het licht te buigen. Met een spiegel van 1 meter op ongeveer 4 keer de afstand Aarde-maan zouden we op die manier het lichtvangend vermogen krijgen als een telescoop met een spiegel van 150 meter. Je zou met zo’n “terrascoop” het oppervlak van dichtbijzijnde exoplaneten kunnen zien. En met een spectroscoop zou je biosignalen kunnen ontdekken.

Dit klinkt een stuk dichter binnen ons bereik. Maar uiteraard heeft een terrascoop een aantal uitdagingen. Wolken kunnen het zicht verstoren. We hebben geen idee wat turbulentie doet met onze terrascoop. En omdat een kant van de Aarde altijd verlicht is, voegt dit een achtergrondsignaal toe.

Kipping denkt dat licht afgebogen op 14 km hoogte wellicht bruikbaar zou kunnen zijn. Ja, daar bevinden zich wolken, maar die nemen naar schatting slechts 8% van het licht weg. Paul Gilster van de website Centauri-Dreams.org denk dat de terrascoop misschien interessant zou kunnen zijn in het radiospectrum. Radiosignalen hebben namelijk veel minder last van wolken.

Kipping zegt zelf ook dat de terrascoop als concept alles behalve rond is. Er zal onderzoek gedaan moeten worden naar de haalbaarheid van het idee. Misschien kunnen kleine satellieten, zoals cubesats ingezet worden om het eerste werk daaraan te doen.

 

Bronnen:

https://arxiv.org/abs/1908.00490 (Terrascoop artikel)

https://www.scientificamerican.com/article/earth-could-be-a-lens-for-a-revolutionary-space-telescope/

https://www.centauri-dreams.org/2019/08/13/the-terrascope-challenges-going-forward

https://arxiv.org/abs/1802.08421 (Solar Gravity Lens Mission artikel)

Coverafbeelding: James Tuttle Keane (California Institute of Technology)