Verschillende landen willen astronauten naar de maan sturen. NEMO Kennislink nam een kijkje op een stukje kunstmaan in Keulen, waar ruimtevaarders vast hun maanwandelingen oefenen.
Felle lampjes schitteren in de verte. Vanaf het punt waar de maanlander zojuist landde, komen twee astronauten op me af lopen. De een duwt een karretje door het maanzand, de andere draagt een statief voor een meetapparaat. Terwijl ze dichterbij komen, wijzen ze druk naar het maanlandschap om zich heen.
Het is een blik in de toekomst, want over enkele jaren moet dit zich afspelen op de maan, als vier ruimtereizigers van het door de Verenigde Staten geleide Artemis-programma er landen. Volgens de planning is dat in 2026. Een paar jaar later – rond 2030 – moeten de eerste Chinese astronauten volgen. Nu repeteren deze twee astronauten, voor het oog van honderden toeschouwers, alvast een bescheiden maanwandeling in de splinternieuwe oefenfaciliteit LUNA, die door het Europese ruimtevaartagentschap ESA in Keulen is neergezet. In een grote bak met speciaal namaakmaanzand trainen astronauten en ook robots voor toekomstige maanreizen.
Twee astronauten zijn net geland in LUNA en beginnen aan hun maanwandeling.
DLR/ESALUNA is een 9 meter hoge rechthoekige hal, vanbinnen zwart geschilderd en met een enorme zandbak. Deze bak van 21 bij 34 meter bevat 900 ton ‘maanzand’. Op de meeste plekken is de zandlaag zo’n 60 centimeter dik. Volgens Andrea Casini, projectmanager van LUNA, is het zand niet afkomstig van de maan zelf, maar uit een mijn in het nabije Eifelgebergte. Het fijne en grijze zand heeft een vulkanische oorsprong en is wat betreft chemische eigenschappen vergelijkbaar met dat wat je op de maan aantreft. Ook heeft het materiaal vergelijkbare mechanisch eigenschappen: het reageert hetzelfde op bewegingen van maanwandelaars. Het terrein is volgens Casini aanpasbaar. “Wat er nu ligt, lijkt op het terrein van de mares, de maanzeeën (de donkere plekken op de maan, red.), maar we kunnen ook kraters maken en de hoger gelegen maangebieden simuleren.”
Stofwolken
Dat je oefent voor een maanmissie lijkt evident, maar is het echt nodig om astronauten ter voorbereiding te laten ‘spelen’ in een zandbak op aarde? Wel volgens de onderzoekers. Er zijn verschillende aspecten van een maanreis die wetenschappers in deze hal testen.
Als ik tijdens de demonstratie opzijkijk, zie ik in een van de schijnwerpers een wolk door de astronauten opgerakeld stof. Onderzoekers vermoeden dat dit stof voor toekomstige maanbewoners problematisch is. Het is niet alleen mogelijk schadelijk bij inademing, maar de fijne en scherpe stofdeeltjes beschadigen ook de maanpakken en blokkeren bewegende onderdelen van robots. Daarnaast ontnemen stofwolken het zicht en maken ze de doorgaans witte oppervlakken van maanpakken en robots donkerder, waardoor ze sterker opwarmen door de zon. In LUNA testen onderzoekers het effect van het stof. Er is naast de grote hal een speciale stofkamer, waar het maanzand expres wordt opgerakeld om het op bepaalde objecten te testen. Andere experimenten focussen op het weren van stof uit maanlanders en maanwoningen, met bijvoorbeeld luchtsluizen waar de astronauten doorheen moeten.
Astronaut Eugene Cernan komt in 1972 na een maanwandeling terug in de maanlander en zit onder het maanstof.
NASA/Harrison Schmitt, publiek domein via Wikimedia CommonsOok de zon is een probleem op de maan. Bij gebrek aan een atmosfeer kunnen astronauten een dieprode romantisch zonsondergang als op aarde vergeten. Omdat er geen dampkring is, raakt het zonlicht niet verstrooid (in alle richtingen verspreid). De zon schijnt daarom even fel aan de horizon als recht boven je hoofd. Het zorgt voor diepe schaduwen, die bovendien extreem lang zijn in de buurt van de zuidpool, de plek waar de Amerikaanse en mogelijk ook de Chinese maanlanding is gepland. “Het is heel moeilijk om te zien wat er in die schaduwen is”, zegt Casini. “Astronauten zien hier makkelijk stenen of kuilen over het hoofd.”
Vallen en opstaan
Dan de zwaartekracht. Met ongeveer een zesde van de aardse zwaartekracht is de aantrekkingskracht van de maan relatief zwak. En dat heeft gevolgen voor de bewegingen van maanwandelaars. Als je de beelden van de Apollo-missie terugkijkt, dan valt op hoe sommige astronauten stuntelen op de maan. Ze verliezen hun evenwicht, struikelen over stenen en vallen soms plat op hun vizier.
De Apollo-astronauten hadden geen training gehad in het bewegen bij een geringe zwaartekracht. Ondanks het ruimtepak van (op aarde) ruim tachtig kilo, veerden de maanwandelaars hoog op, waarbij ze soms ongecontroleerd tuimelden. LUNA krijgt een speciale kraan die tot drie astronauten, robots of objecten als marionetpoppetjes optilt, precies genoeg om nog maar zo’n zesde van de aardse zwaartekracht over te houden. “Astronauten oefenen zo hun bewegingen onder realistische omstandigheden”, laat Tom Hoppenbrouwers weten. Hij is businessdeveloper bij Space Application Services, het Belgische bedrijf dat het systeem ontwikkelt. Vergelijkbare systemen bestaan elders, maar Hoppenbrouwers zegt dat LUNA wereldwijd de enige oefenfaciliteit is die de zwaartekracht, het zonlicht en het landschap van de maan simuleert.
Eén aspect in LUNA is wel anders dan op de maan. In tegenstelling tot het vacuüm van de ruimte – op de maan is er nauwelijks een atmosfeer – oefenen de astronauten gewoon bij een aardse luchtdruk. Een betrokkene laat weten dat het bouwen van een vacuümkamer van dit formaat een enorme uitdaging was geweest. In plaats daarvoor proberen ze nu rekening te houden met het afwijkende gedrag van maanstof in de aardatmosfeer. Het kan bijvoorbeeld langer blijven zweven in de lucht, maar de (sterkere) zwaartekracht trekt het stof ook sneller naar beneden.
Robothond
Tijdens de demonstratie plaatsen de astronauten meetinstrumenten in het maanzand, ze slaan met een hamer op een steen en nemen monsters. Het zijn geen bijzonder spectaculaire bezigheden, maar precies voor dit soort routineklussen is LUNA bedoeld. “Het gaat erom dat we leren hoe astronauten bewegen en opereren in zo’n omgeving”, aldus Casini. Dat doen ze overigens niet alleen. Ook robots stappen rond in de maanhal. Tijdens de demo loopt er een robothond met de astronauten mee, die objecten draagt en aangeeft.
Een astronaut met robothond in LUNA.
DLR/ESALUNA krijgt de komende twee jaar nog uitbreidingen. Zo is het de bedoeling dat er naast de oefenhal een woonruimte én een speciale kas komen, waar maanbewoners in spe een langdurig verblijf op de maan oefenen, inclusief het telen van eigen gewassen.
Wedstrijdje
De laatste stappen op de echte maan zijn meer dan vijftig jaar geleden gezet. In 1972 verbleven astronauten Eugene Cernan en Harrison Schmitt van de Apollo 17-missie drie dagen op de maan. Na decennia van plannen voor een terugkeer van mensen naar de maan, lijkt een bemenste maanlanding nu weer dichtbij. De eerste geplande vlucht naar de maan is Artemis II, op zijn vroegst in september 2025. Aan boord zijn dan vier astronauten, drie Amerikanen en een Canadees, inclusief de eerste vrouw en persoon van kleur die naar de maan reizen. Een jaar later moet Artemis III opstijgen, ook met vier astronauten die daadwerkelijk op de maan landen. Vooralsnog staan er geen Europeanen op de passagierslijst. Toch probeert Europa met LUNA aan te haken bij het ontwikkelen van technologie en kennis die nodig zijn voor bemenste maanreizen.
Er is inmiddels sprake van een milde maankoorts op aarde. De Verenigde Staten worden voor het behalen van primeurs in de ruimtevaart weliswaar niet opgejaagd door de Sovjet-Unie, zoals tijdens de space race in de jaren zestig, maar er heeft zich een nieuwe rivaal op dit gebied ontpopt. China onderstreept met een bemenste maanlanding graag zijn ambitie als wereldleider. De afgelopen jaren landden er meerdere Chinese onbemenste voertuigen op de maan en ze brachten een maanmonster terug naar de aarde. In september onthulde de nationale ruimtevaartorganisatie de ruimtepakken waarmee rond 2030 Chinezen op de maan moeten lopen.
Is het dan toch weer een wedstrijdje, zoals in de jaren zestig? “Natuurlijk zal een toekomstige maanlanding gepaard gaan met nationale trots en wordt er waarschijnlijk een vlag geplant”, zegt Casini. “Toch zie ik onze toekomst op de maan meer als een samenwerking; we willen met verschillende landen samen een dorp bouwen op de maan.” En als de Chinezen bellen om te oefenen in LUNA? Casini: “Tuurlijk! Waarom niet?”