De Verenigde Staten en China zijn van plan nieuwe maanbases te bouwen op de zuidpool van de maan. Die locatie is niet toevallig: wetenschappers vermoeden dat er waterreserves aanwezig zijn. Zowel ijs als ondergronds water zouden gebruikt kunnen worden als drinkwater, om gewassen te verbouwen en raketbrandstof te produceren – en dat is goed nieuws voor toekomstige Marsmissies.
‘Water is de olie van de ruimte,’ aldus George Sowers, werktuigbouwkundig ingenieur aan de Colorado School of Mines (VS). Het bestaat uit waterstof en zuurstof, en wanneer deze elementen vloeibaar worden, kunnen ze als brandstof dienen om ruimtevaartuigen aan te drijven.
De zoektocht naar water op de maan
De technologie die nodig is om water in brandstof om te zetten bestaat al, maar is tot nu toe alleen op aarde gebruikt. De lage zwaartekracht en extreme omstandigheden op de zuidpool van de maan vormen belangrijke uitdagingen. Als echter blijkt dat dit proces op de maan werkt, zou de zuidpool gebruikt kunnen worden als brandstofdepot.
Leestip: NASA’s grootste probleem op de maan? Dit hardnekkige, scherpe stof
Ruimtesondes hebben aangetoond dat er water aanwezig is, al is de hoeveelheid mogelijk beperkt. De eerste stap is uitzoeken waar het water op de maan zich precies bevindt.
Veelbelovende locaties zijn vaak steile, diepe kraters die nooit aan zonlicht worden blootgesteld en tot de koudste plekken in het universum behoren. Maar verwacht in die donkere kloven geen kraakhelder ijs. ‘Het water is vermengd met de grond,’ zegt Julie Stopar, senior wetenschapper bij het Lunar and Planetary Institute (VS).
Hoe krijg je warmtebronnen op de maan?
Als er voldoende water in de maanbodem aanwezig is, kan het gesteente worden verhit om het daarin opgesloten water te verdrijven. De waterdamp wordt vervolgens opgevangen onder een koepel en verzameld in een koude container, waar het verandert in ijs.
Als warmtebron kan bijvoorbeeld weerkaatst zonlicht worden ingezet. Daarnaast zijn zowel de VS als China van plan om kernreactoren op de maan te plaatsen. Deze zouden centrales van energie kunnen voorzien, maar produceren ook overtollige warmte die kan worden benut voor waterwinning.
De afgelopen jaren zijn er nog meer manieren bedacht om warmte te gebruiken voor het winnen van ijs van de maan. Een van de voorstellen is om een raketmotor in te zetten om diepere kraters uit te hollen en meer water te winnen dan met andere methoden mogelijk zou zijn. Daarnaast ontwikkelde NASA autonome robots die buitenaardse grond opgraven, naar een verwerkingsinstallatie transporteren en deze in ovens verhitten om het water te verwijderen.
Veelbelovend ESA-project
Het gebrek aan een atmosfeer en de lage oppervlaktetemperaturen zorgen wel voor uitdagingen. Het LUWEX-project (afkorting voor Lunar Water Extraction) van de ESA is echter veelbelovend. Door ijskoude grond door elkaar te roeren, wordt het efficiënter verhit en verdwijnt het ijs.
Projectmanager Paul Zabel legt uit dat het vrijgekomen water in dit stadium nog steeds vervuild is met extreem fijne, glasachtige deeltjes maanstof. ‘Het heeft een soort melkachtige uitstraling.’ Gelukkig hebben de ingenieurs die aan het project werken ook een zuiveringsinstallatie ontworpen die wonderen lijkt te verrichten. ‘We hebben drinkwaterkwaliteit bereikt,’ aldus Zabel.
Water omzetten in raketbrandstof
Om water vervolgens om te zetten in brandbare gassen moet het worden gesplitst door elektrolyse, waarbij elektrische stromen de moleculaire bindingen tussen waterstof en zuurstof verbreken. Toch is zelfs drinkbaar water daar niet voor geschikt; er zitten nog te veel chemische onzuiverheden in om een schone brandstof te produceren.
Wil je niets missen van onze verhalen? Volg National Geographic op Google Discover en zie onze verhalen vaker terug in je Google-feed!
‘Voor LUWEX zouden we nog een zuiveringsstap moeten toevoegen,’ zegt Zabel. Hij merkt op dat zeer effectieve waterzuiveringstechnologieën op aarde algemeen gangbaar zijn. ‘Het hoeft alleen maar te worden omgezet in ruimtetechnologie.’
De maan als uitvalsbasis voor een Marsmissie
De maan heeft een lage zwaartekracht en geen atmosfeer waar raketten zich doorheen moeten boren, waardoor het lanceren van raketten vanaf de maan gemakkelijker – en goedkoper – is dan het lanceren van iets vanaf de aarde.
Leestip: Hoe is de maan ontstaan? Deze theorie verdeelt wetenschappers
De zuidpool zou daarom ook gebruikt kunnen worden als uitvalsbasis voor toekomstige verkenning van het zonnestelsel. ‘De kosten van één enkele bemande Marsmissie kunnen met 12 miljard dollar worden verlaagd door maanbrandstof te gebruiken,’ bevestigt Sowers. Het creëren van een zelfvoorzienende omgeving op het maanoppervlak biedt bovendien kansen, want zo’n systeem is óók essentieel om astronauten op Mars te laten verblijven.
Ruimterace tussen China en de VS
We zijn nog ver verwijderd van wat in feite tankstations op de zuidpool van de maan zouden zijn. Maar als de ruimterace tussen China en de VS daadwerkelijk oplaait, dan zal snelle technologische ontwikkeling niet ver achterblijven.
Toch ligt hier een lastig – en moeilijk oplosbaar – probleem op de loer. ‘De grondstoffen zijn niet oneindig,’ zegt Zabel. En dan zou er op een gegeven moment een conflict kunnen ontstaan in deze krappe uithoek van de maan.
Meer ontdekken? Krijg onbeperkt toegang tot National Geographic Premium en steun onze missie. Word vandaag nog lid!
