De door NASA gemaakte VIPER rover gaat eind 2023 ten westen van de Nobile krater in de buurt van de zuidpool landen. Daar gaat de maanrover VIPER op jacht naar ijs. VIPER wordt door een SpaceX Falcon 9 raket de lucht in gevlogen. Via het landingssysteem Griffin, een landmechanisme gemaakt door Astrobotic, wordt de ijs zoekende rover op de maan neergezet.

Waar staat VIPER voor?

VIPER staat voor ´Volatiles Investigating Polar Exploration Rover´. De rover zal eind 2023 bij de zuidpool van de Maan landen voor een 100 dagen durende missie. In de honderd dagen moet VIPER ervoor zorgen dat we een beter beeld krijgen van het ontstaan en de distributie van water op de Maan. Deze informatie kan weer in de toekomst worden gebruikt voor Maanmissies om grondstoffen op de Maan te kunnen benutten.

Afbeelding van de waterdistributie op de Maan. Hoe blauwer de kleur, hoe meer water. Credit: NASA

Dankzij vorige satellieten die de om de Maan heen draaiden of op de Maan botsten hebben laten zien dat er water op de polen aanwezig is. Maar als we dit water later willen gebruiken, moeten we eerst meer leren over dit water.

De ijs zoekende VIPER zal metingen uitvoeren met drie instrumenten en een 1 meter lange boor. Hiermee zal de rover een beeld maken van de omgeving en temperatuur van de grond. Daarnaast zullen de instrumenten de distributie, eigenschappen en samenstelling van het water-ijs vaststellen. Hiermee krijgen wetenschappers een beter inzicht van de oorsprong en de distributie van water en andere vluchtige stoffen in het zonnestelsel.

De jagende rover zal onder andere permanent beschaduwde kraters bezoeken. Deze kraters zijn een van de koudste plekken in het zonnestelsel. Je kan je wel voorstellen dat zich hier ijs verschuilt dat daar al miljarden jaren ligt.

Wat gaat NASA met VIPER doen?

NASA zal de data die VIPER verzamelt gebruiken om een water kaart van de Maan te maken. Op deze map komt te staan waar het ijs zich het meest waarschijnlijk bevindt en het makkelijkst te bereiken is. Dit zorgt ervoor dat VIPER de eerste rover is die grondstoffen op een ander hemellichaam dan de Aarde in kaart brengt.

Het Artemis programma van NASA moet in 2028 een duurzame verblijfplaats voor mensen op de Maan vormen. Daarom is het een belangrijke eerste stap om het verblijf van water op de Maan in beeld te krijgen.

Een data visualisatie van de omgeving west van de Nobile krater. Credit: NASA

Van welke instrumenten maakt VIPER gebruik?

VIPER maakt gebruik van 3 instrumenten en 1 boor:

  1. Neutron Spectrometer System (NSS). Dit instrument moet ondergronds waterstof detecteren. NSS gaat de energie die waterstof atomen afgeven wanneer deze worden geraakt door neutronen meten. Hiermee kan een inschatting worden gemaakt van wat beste boor locatie is. Het instrument is afkomstig van de geannuleerde Resource Prospector missie die hetzelfde zou doen als VIPER.
  2. The Regolith and Ice Drill for Exploring New Terrain (TRIDENT). Dit is de beruchte boor gemaakt door een commercieel bedrijf, Honeybee Robotics, dat in de grond van de Maan gaat boren.
  3. Near InfraRed Volatiles Spectrometer System (NIRVSS). Dit systeem moet gaan beoordelen in welke moleculen het gemeten waterstof zich bevind. Zo kan waterstof voor komen in water (H2O) of inhydroxide (OH⁻). Ook dit instrument komt oorspronkelijk van de Resource Prospector missie. Daarnaast bevat NIRVSS ook nog camera die de temperatuur van de ondergrond meet.
  4. Mass Spectrometer Observing Lunar Operations (MSolo). MSolo gaat de compositie van mineralen en vluchtige stoffen analyseren. Dit instrument meet de lading naar het gewicht van de geladen deeltjes. Dit houdt in at MSolo meet wat de lading is en hoeveel het deeltje weegt. Hiermee kan worden nagegaan uit welke chemische elementen het grond monster bestaat.

De geschiedenis van mensen en de Maan

De mensheid bestudeerd de Maan al voor duizenden jaren. Pas toen NASA in 1969 met Apollo 11 mensen op de Maan zetten, konden we voor het eerst het hemellichaam van dichtbij in detail bestuderen. De grond die de astronauten mee terug namen naar de Aarde was enorm droog. Echter weten we inmiddels dat deze afwezigheid van water niet geldt voor de hele Maan.

De aanwezigheid van water werd pas in 2009 door NASA bevestigt. Vanaf de jaren 90 werden veel satellieten naar de Maan gestuurd om deze te onderzoeken of om op de Maan neer te storten. Dit gaf vervolgens genoeg bewijs om te stellen dat er inderdaad water op de Maan te vinden is. De ijs zoekende VIPER is de eerste robot rover van NASA die de Maan gaat bezoeken om het oude pad te vervolgen.

Uitdagingen van de VIPER missie

  • Het verschil in temperatuur. De rover moet bestand zijn tegen temperatuur verschillen van wel 260 °C. Dit komt omdat de rover de ene keer in de zon staat en de andere keer in de schaduw zijn werk aan het doen is. Batterijen, warmte leidingen en radiatoren moeten ervoor zorgen dat VIPER niet bevriest en ook niet over verhit raakt.
  • Chauffeurs. Mars staat zo ver weg van de Aarde dat je een Mars rover niet zou kunnen besturen vanaf de Aarde. Op de Maan is dit echter anders. De Maan staat zo dicht bij de Aarde dat de rover binnen een aantal secondes al reageert op signalen verstuurd vanaf de Aarde. Dit houdt in dat er dus chauffeurs op de Aarde de rover op de Maan kunnen besturen. Met een hoop af te leggen meters op een lastig terrein op een krap schema is het werk van de bestuurders dus cruciaal. Verder wordt het werk van de bestuurders nog wat lastiger gemaakt. Dit komt doordat we eigenlijk geen goede foto´s hebben van de zuidpool. Daarom oefenen de chauffeurs al met computersimulaties van het gebied.
  • Mobiliteit. Omdat we nog geen goed beeld hebben van de zuidpool van de Maan, weten we ook niet goed wat de staat van de grond is. Is de ondergrond keihard of juist zacht? VIPER is voor dit onverwachte heel erg wendbaar gemaakt. Zo kan de rover zijdelings en diagonaal bewegen. Ook kan VIPER een rondje op zijn plek draaien of een willekeurige kant op rijden zonder te draaien. De robot kan zelfs lopen als de ondergrond te zacht worden. Door elk wiel om de beurt op te tillen en neer te zetten kan hij zichtzelf verplaatsen.
  • Ingewikkelde route. Op de Maan is de overgang op de polen tussen licht en schaduw extreem groot. Hierdoor ontstaan er lange, snel bewegende schaduwen. Deze moeten ontlopen worden om de zonnecellen genoeg zonlicht te laten opvangen. Verder kan het op de Maan voor wel een hele week nacht zijn. Daarom zoekt VIPER op die momenten een hogere veilige plek op. Hier wordt de rover dan voor vier dagen geparkeerd. Al deze benodigdheden zorgen voor een ingewikkelde route planning.
  • VIPER is de eerste rover met koplampen. Om toch in de kraters te zien waar normaal geen zonlicht komt, zijn er koplampen op de rover gemonteerd. Dit is echter een nieuwe uitdaging voor ingenieurs die rekening moeten houden met de enorme temperatuur verschillen.
De mobiliteit test van de VIPER rover. Credit: NASA

Wil je meer weten over de zoektocht naar het ontstaan van het Zonnestelsel, dan misschien het volgende artikel:

NASA Lucy missie onderzoekt ontstaan zonnestelsel.