Hoe een nieuw orbitaal maanstation ons naar Mars en verder kan brengen

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd in The Conversation. De publicatie droeg het artikel bij aan de Expert Voices: Op-Ed & Insights van ProfoundSpace.org.

De droom van een menselijk leefgebied in een baan rond de maan kwam een ​​stap dichterbij op 27 september, toen NASA en het Russische ruimteagentschap (Roscosmos) een gemeenschappelijke visie voor toekomstige menselijke verkenning onderschreven. Het project, een vervolg op het International Space Station (ISS), omvat een faciliteit die ergens tussen de aarde en de maan in een baan is geplaatst - een regio die bekend staat als cis-maanruimte. Gezien als een springplank op weg naar diepere verkenning van de ruimte, is het de Deep Space Gateway, DSG, genoemd.

NASA's nieuwe heavy-lift raket, het Space Launch System, dat nog steeds in ontwikkeling is, zal de bouw van DSG mogelijk maken. Het zal worden aangevuld met de minder krachtige Proton-M en Angara raketten van Rusland. Het is echter misleidend om dit af te schilderen als een zuiver partnerschap tussen Rusland en de VS, omdat de drie andere ISS-partners (de Europese, Japanse en Canadese ruimteagentschappen) er hoogstwaarschijnlijk ook bij betrokken zijn.

Sinds Apollo 17 in 1972 terugkwam van de maan, heeft geen mens zich verder van huis gewaagd dan een "baan met een lage aarde", een hoogte van slechts 400 km in het geval van het ISS.

Het ISS begon in 1998 met de bouw en werd sinds november 2000 voortdurend bezet door (meestal) zes bemanningsleden. Eerder gepland om tot 2020 te duren, werd het project verlengd tot 2024 en kon het langer worden geëxploiteerd. Het is echter ouder - en velen zouden beweren dat het al had moeten worden vervangen. Het heeft ergens in de regio van $ 150 miljard gekost. Dat is niet goedkoop, maar om het in een context te plaatsen, het komt ongeveer overeen met wat de mensheid heeft verkwikt bij het kopen van lippenstift in dezelfde periode van 20 jaar.

We kunnen een vergelijkbaar of groter prijskaartje verwachten voor de DSG, die in het midden van de jaren 2020 zal worden gemonteerd, in de veronderstelling dat de NASA zijn ruimtetelescoopsysteem met zware liften tijdig gereed kan krijgen, ondanks een precaire financieringssituatie.

Banen

De DSG ontleent zijn naam aan zijn positie voorbij het diepste deel van de zwaartekracht van de aarde, het sterkste deel van het zwaartekrachtveld van de aarde, wat betekent dat je minder energie nodig hebt om vanaf daar een missie te starten. Dat maakt het een geweldige tussenstop voor het vertrek van menselijke expedities naar het maanoppervlak en meer verre bestemmingen zoals Mars. Het kan ook fungeren als een ontvangstvoorziening voor eerste onderzoek (en quarantaine, voor planetaire beschermingsdoeleinden) van monsters die zijn teruggebracht van Mars of andere lichamen.

In tegenstelling tot het ISS zou de DSG niet continu worden bewoond. De huidige plannen vragen in eerste instantie om een ​​jaarlijks bezoek van 42 dagen door een team van vier leden. Wanneer ze niet bezet zijn, kunnen instrumenten op de DSG nuttige wetenschappelijke gegevens blijven verzamelen, vooral in de buurt van de maan. Het zal niet in een lage maanbaan worden geplaatst, maar in speciale punten in de ruimte zoals waar de aantrekkingskracht tussen de aarde en de maan in evenwicht is. Hierdoor kan het een "bijna rechtlijnige halo-baan" volgen (zie onderstaande video). Vanuit het oogpunt van de maan zou de DSG herhaaldelijk laag over één pool vegen, wat grote kansen biedt voor wetenschappelijke metingen.

De 'Near Rectilinear Halo Orbit' en andere animaties.

Op andere momenten kan de DSG verder van de maan zitten, in een halo-baan rond een positie op de maan-aarde lijn bekend als het L₂ Lagrange punt. De balans van zwaartekrachten maakt het mogelijk om een ​​ruimtevaartuig te "parkeren" om waarnemingen te doen.

Deze banen zijn echter slechts quasi-stabiel, dus er zijn enkele aanpassingen nodig om de DSG in deze configuraties te houden zonder ergens anders weg te zweven. De Canadese ruimtevaartorganisatie heeft voorgesteld om een ​​zonneveer te gebruiken om het meeste werk te doen, in plaats van het gebruik van boegschroefbrandstof. Ik denk dat dat een geweldig idee is, want zonne-zeilen, die onder druk komen te staan ​​van stralingsdruk, zijn nog niet voldoende getest om hun potentieel te testen - dus dit is een kans om te beoordelen hoe ze het best kunnen worden bewerkt. Afgezien van hun gebruik bij het manoeuvreren rond het zonnestelsel, kunnen zonneweringen op een dag sondes naar de dichtstbijzijnde sterren sturen.

De competitie

De DSG is nog steeds een heel eind verwijderd van de realiteit. Het is echter een logische volgende stap na het ISS - en elke langdurige multinationale coöperatieve onderneming in de ruimte moet een goede zaak zijn, gezien het gekibbel tussen naties die hier op aarde gaande zijn. Het zal ons echter niet snel naar Mars leiden - door de overheid gefinancierde projecten zijn vaak cash-vastgebonden, wat betekent dat de plannen achterop kunnen blijven bij inspanningen van privé-ondernemingen zoals Elon Musk en zijn super-heavy-lift Interplanetary Transport System of BFR.

Dit is de eerste stap van Musk. Hij sprak op het International Astronautical Congress in Adelaide en onthulde zijn eigen ambitieuze plannen voor een maanbasis gevolgd door raketten naar Mars in 2022.

Welke manier het ook wordt, het zou zeker inspirerend zijn om astronauten te zien die verder dan de lage baan van de aarde reizen. Een opknapbaar platform zoals de DSG ergens in de buurt van de maan zou vele manieren bieden om zowel de maan te bestuderen (persoonlijk zou ik graag een röntgenspectrometer op de DSG monteren om de verdeling van de chemische elementen over het maanoppervlak in kaart te brengen) en de interactie tussen de aarde en de zon.

David Rothery, hoogleraar Planetaire Geowetenschappen, The Open University

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation. Lees het originele artikel. Volg alle Expert Voices-problemen en debatten - en word deel van de discussie - op Facebook, Twitter en Google +. De weergegeven meningen zijn die van de auteur en komen niet noodzakelijk overeen met de mening van de uitgever. Deze versie van het artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op ProfoundSpace.org.