China lanceert eerste missie in 40 jaar om maanmonsters op te halen

Het ruimtevaartuig Chang’e-5 is op weg om monsters te nemen van het jongste gesteente van de maan dat ooit terug naar aarde is gebracht. Met de bodemmonsters kunnen wetenschappers nieuw licht werpen op de mysterieuze geschiedenis van de maan.

Door Andrew Jones
Gepubliceerd 25 nov. 2020 15:53 CET
Het Chinese ruimtevaartuig Chang'e-5 zal in de buurt van Mons Rümker landen, een vulkanische berg van ...

Het Chinese ruimtevaartuig Chang'e-5 zal in de buurt van Mons Rümker landen, een vulkanische berg van zo’n 1100 meter hoogte in de noordwestelijke regio van de ‘voorzijde’ van de maan. Deze foto van Mons Rümker werd genomen door de bemanning van de Apollo 15, die op dat moment in een omloopbaan rond de maan vloog.

Foto van NASA

Met de lancering van de ruimtesonde Chang’e-5 is China begonnen aan zijn meest complexe en ambitieuze ruimtemissie tot nu toe. Het ruimtevaartuig zal namelijk iets doen dat sinds de jaren zeventig niet meer is ondernomen: het zal monsters van de ongerepte maanbodem nemen en deze terug naar de aarde brengen.

Op 23 november steeg om ongeveer half tien ’s avonds Nederlandse tijd een ‘Lange Mars 5’-raket op vanaf het Satellietlanceercentrum Wenchang, aan de kust van het Zuid-Chinese eiland Hainan, met aan boord de 8,2 ton wegende sonde. Nadat Chang’e-5 van de raket is gescheiden, zal het ruimtevaartuig zijn eigen raketmotoren gebruiken om de naar schatting vier dagen durende reis naar de maan te maken en daar een landingsvaartuigje afwerpen, dat in de buurt van een vulkanische berg met de naam Mons Rümker zal landen, in de noordwestelijke regio van de ‘voorzijde’ van de maan. De lander zal boringen uitvoeren en materiaal van het maanoppervlak opscheppen, waarna de bodemmonsters in een beschermende capsule geplaatst zullen worden.

Met behulp van een opstijgmodule op het landingsvaartuig zal de capsule – hopelijk met zo’n twee kilo aan ‘maanstenen’ aan boord – in een baan om de maan worden gebracht. Tenslotte zal Chang’e-5 de capsule in die baan oppikken en naar de aarde terugbrengen. Daar zal het ruimtevaartuig met grote snelheid de dampkring binnendringen en na een missie van ongeveer 23 dagen in Mongolië landen.

Het meegebrachte maanmateriaal zal “absoluut bijdragen aan onze kennis over de geschiedenis van de maan,” zegt Long Xiao, planetoloog aan de Chinese Universiteit van Aardwetenschappen. De missie richt zich vooral op de periode van vulkanisme op de maan, die niet veel langer dan tot één miljard jaar na het ontstaan van de maan (zo’n vierenhalf miljard jaar geleden) moet hebben geduurd – althans,  zo dacht men tot voor kort. Maar wetenschappers die de kraters op de maan hebben bestudeerd, denken inmiddels dat er ook in de periode daarna veel magma over sommige regio’s van de maan is uitgevloeid, waarbij sporen van oudere kraters zijn uitgewist en nieuw vulkanisch gesteente is afgezet.

De stenen die Chang’e-5 zal meenemen, “zullen ons ertoe brengen opnieuw na te denken over de vraag waarom en hoe het vulkanische verleden van de maan zo lang heeft geduurd,” zegt Long.

De Chang’e-5-missie werd in 2004 goedgekeurd en vormt een fase in het Chinese ruimtevaartprogramma waarnaar reikhalzend is uitgekeken. De raket ‘Lange Mars 5’ is speciaal ontworpen voor deze missie en kan zware vrachten in een baan om de aarde brengen. De raket vereiste talloze doorbraken op het gebied van de rakettechnologie, waaronder een nieuw structureel ontwerp, en is uitgerust met de krachtigste raketmotoren die China tot nu toe heeft gebouwd. In juli 2017 mislukte de tweede lancering van de raket, als gevolg van een mankement in een van de turbopompen, waardoor de ambitieuze Chang’e-5-missie drie jaar vertraging opliep.

Nu het ruimtevaartuig eindelijk op weg is, zal China snel aan een gedurfde nieuwe fase van zijn maanonderzoeksprogramma beginnen.

“Het ziet ernaar uit dat de ruimtevaartlanden van de wereld de maan nu beschouwen als een plek voor langdurig onderzoek en mogelijk ook voor exploitatie en kolonisering,” zegt John Logsdon, ruimtevaarthistoricus en emeritus-professor aan het Space Policy Institute van de George Washington University.

Jongste maanstenen

De laatste monsters die op het maanoppervlak werden genomen, werden in 1976 door de Sovjet-sonde Loena 24 naar de aarde meegebracht. Op die missie werd 170 gram aan ‘maanstenen’ naar de aarde gezonden. Maar met zijn gedurfde rendez-vous en aandokmanoeuvre in een omloopbaan rond de maan doet de Chang’e-5-missie meer denken aan het complexere Apollo-programma, waarbij in totaal 382 kilo aan maanstenen werd vergaard.

Maar de ‘maanstenen’ van de Apollo-missies zijn allemaal meer dan drie miljard jaar oud. Volgens Long is het de bedoeling dat Chang’e-5 bodemmonsters zal nemen die minder dan twee miljard jaar oud zijn, zodat wetenschappers het vulkanisme in een later stadium van het geologische verleden van de maan kunnen bestuderen, toen de jongere gedeelten van de huidige maankorst werden gevormd.

Chang’e-5 zal op een plek landen die in de buurt ligt van Mons Rümker, een 1100 meter hoge berg in de maanvlakte Oceanus Procellarum (Latijn voor ‘Oceaan der Stormen’). Oceanus Procellarum is een vlakte van vulkanisch gesteente dat werd gevormd door een enorme opwelling van magma. Het is de grootste van de donker getinte vlakten van vloedbasalt, de zogenaamde ‘maria’ of ‘zeeën’ die de zichtbare ‘voorzijde’ van de maan zijn karakteristieke aanblik geven. Vermoed wordt dat een deel van het gesteente in deze regio veel jonger is dan het gesteente waarvan tot nu toe monsters zijn genomen.

Het vulkanische verleden van de maan is niet het enige raadsel dat Chang’e-5 zal proberen te belichten. Op de landingsplek kunnen “allerlei andere fundamentele hypotheses getest worden,” zegt James Head III, planetoloog aan de Brown University.

Een beter inzicht in de minerale samenstelling van de rotsen en bodem in de buurt van Mons Rümker zou een antwoord kunnen geven op de vraag waarom deze regio zulke ongebruikelijk hoge en tot nu toe onverklaarbare concentraties van bepaalde elementen, namelijk van kalium, zeldzame aardmetalen en fosfor, en een opvallende radioactieve afwijking als gevolg van de elementen thorium en uranium vertoont. “Er zijn enkele zeer goede fundamentele vragen die beantwoord moeten worden en die ons idee van de maan voorgoed zullen veranderen,” zegt Head.

De missie zou ook kunnen bijdragen aan de kalibratie van tijdschalen in de geschiedenis van het zonnestelsel. Het aantal en de omvang van de kraters in een bepaalde regio van de maan zeggen iets over de ouderdom van het gesteente, want inslagkraters hopen zich in de loop der tijd met zekere regelmaat in een gebied op. Een nauwkeurige datering van de nieuwe bodemmonsters levert niet alleen inzicht op in de ouderdom van het maanoppervlak maar ook van andere, met inslagkraters bezaaide hemellichamen in het zonnestelsel, waarvan de ouderdom vaak wordt bepaald door ze met soortgelijke regio’s op de maan te vergelijken.

De nieuwe dateringen “zouden allerlei theorieën en veronderstellingen op de proef kunnen stellen en nieuwe vragen kunnen oproepen” over het ontstaan van onze planetaire omgeving, zegt Clive Neal, expert in de geologie van de maan aan de University of Notre Dame.

Bodemmonsters en bodemonderzoek

Chang’e-5 zal op twee manieren bodemmonsters nemen. Met een speciaal instrument zal tot een diepte van een kleine twee meter in de maankorst worden geboord en daarnaast worden steen en gruis met een schep van het maanoppervlak verwijderd. Eenmaal terug op aarde zal de kostbare vracht in een hermetisch afgesloten container worden overgebracht naar het Chinese Laboratorium voor Lunaire Bodemmonsters, onderdeel van het Nationaal Astronomisch Observatorium in Beijing. Wetenschappers van deze instelling zullen de mineralogische en chemische samenstelling van het materiaal analyseren, waarbij ze ook de aanwezigheid van bepaalde radionucliden (isotopen die aan radioactief verval onderhevig zijn) zullen meten om de ouderdom ervan precies vast te stellen.  

Volgens Long is de missie een grootse gebeurtenis voor maanwetenschappers en planetologen in China. “We zullen nieuwe bodemmonsters van de maan ontvangen die van ons zijn en die we kunnen bestuderen (...) en dat zal jonge studenten en wetenschappers inspireren tot een carrière in de planetologie en de ruimtevaart.”

Onduidelijk is nog of deze monsters met wetenschappers buiten China gedeeld zullen worden. Volgens Karl Bergquist, hoofd internationale samenwerking van de European Space Agency (ESA), zijn er gesprekken tussen de ESA en de China National Space Agency over het verzenden van monsters naar andere laboratoria, maar is er nog geen overeenkomst bereikt.

Maar volgens Bergquist zal de ESA wel bij de missie betrokken zijn, door “in de kritieke beginfase ondersteuning te bieden met behulp van ons ‘deep space network’ en later met aanvullende ondersteuning tijdens kritieke fases van de missie.”

De wetenschappelijke instrumenten aan boord van de lander zijn vergelijkbaar met die van de nog lopende Chang’e-4-missie, waarbij voor het eerst in de geschiedenis een landing op de ‘achterzijde’ van de maan werd uitgevoerd. Met behulp van een bodemradar zullen wetenschappers gesteentelagen tot een diepte van honderden meters in de maankorst kunnen onderscheiden, waardoor ze meer te weten komen over het geologische verleden van de landingslocatie. Met een beeldspectrometer, een instrument dat ook op de Chang’e-4 is gebruikt om gesteente in kaart te brengen dat uit de diepere mantel van de maan afkomstig is, zal de samenstelling van de bodem op de landingsplek worden bepaald en worden gezocht naar waterhoudende mineralen.

Na Chang’e-5

De Apollo-achtige benadering waarmee Chinese zijn ‘maanstenen’ ophaalt, duidt erop dat het land streeft naar de ontwikkeling van technologieën die het nodig zal hebben voor nóg ambitieuzere missies. “Dit is slechts één missie in een lange en geplande reeks van Chinese robotmissies ter bestudering van het maanoppervlak,” zegt Logsdon.

Na de geslaagde missies van de maanorbiters Chang’e-1 en Chang’e-2, de landers Chang’e-3 en de rover Chang’e-4, heeft China plannen klaarliggen om de zuidpool van de maan nader te onderzoeken. Als Chang’e-5 zijn missie succesvol afsluit, zal een identiek ruimtevaartuig (Chang’e-6) trachten om bodemmonsters van de zuidpool naar de aarde terug te brengen. Wetenschappers zijn bijzonder geïnteresseerd in de lunaire zuidpool, gezien de grote hoeveelheden waterijs die in deze regio zijn aangetoond en de aanwezigheid van een van de grootste inslagkraters van het zonnestelsel, het Zuidpool-Aitken-bekken.

Ook de nog geavanceerder ruimtevaartuigen Chang’e-7 en Chang’e-8 zullen de lunaire zuidpool bezoeken, waar ze de regio zullen analyseren en nieuwe technologieën zullen testen, waaronder het opsporen en delven van hulpbronnen die van nut kunnen zijn voor toekomstige bemande missies, zoals water en waterstof. Ook zullen ze de mogelijkheid van het maken van 3D-prints op het maanoppervlak uittesten. Het langetermijndoel is de vestiging van een Internationaal Maanonderzoeksstation rond het jaar 2030, ter ondersteuning van robotmissies en eventuele bemande ruimtereizen.

“Meerdere bemande en onbemande missies worden ingezet om China uiteindelijk in staat te stellen een bemande maanlandingsmissie te ondernemen,” zegt Logsdon.

Om meer ervaring op te doen met bemande ruimtereizen, zal China in 2021 beginnen aan de bouw van zijn derde, grootste en meest geavanceerde ruimtestation in een lage omloopbaan rond de aarde. Het nieuwe Chinese ruimtestation moet ongeveer tien jaar meegaan en het land waardevolle expertise op dit gebied opleveren, die nodig is om mensen naar andere bestemmingen in de ruimte te brengen.

De Chang’e-missies vormen ook het fundament voor toekomstige robotmissies naar andere planeten en manen. Nu al is de Chinese orbiter en rover Tianwen-1 op weg naar Mars, waar het ruimtevaartuig de chemische samenstelling, het magneetveld en de structuur van de korst van de Rode Planeet zal bestuderen. En Chang’e-5 is een belangrijke stap op weg naar een gewaagde missie in de toekomst, waarbij bodemmonsters van Mars naar de aarde zullen worden teruggebracht, een doelstelling die in het Chinese ruimtevaartprogramma voor de tweede helft van dit decennium is vastgesteld. Daarnaast is er een missie gepland om bodemmonsters van een aardnabije planetoïde te verzamelen en naar de aarde terug te brengen.

“Het toegenomen vermogen om ruimteonderzoek te doen zal meer gelegenheid bieden tot het verkennen van het zonnestelsel,” aldus Long.

Dit artikel werd oorspronkelijk in het Engels gepubliceerd op NationalGeographic.com

Lees meer

Ontdek Nat Geo

  • Dieren
  • Milieu
  • Geschiedenis en Cultuur
  • Wetenschap
  • Reizen
  • Fotografie
  • Ruimte
  • Video

Over ons

Abonnement

  • Abonneren
  • Schrijf je in
  • Shop
  • Disney+

Volg ons

  • Gebruiksvoorwaarden
  • Privacyverklaring
  • Cookiebeleid
Copyright © 1996-2015 National Geographic Society. Copyright © 2015-2017 National Geographic Partners, LLC. Alle rechten voorbehouden.