Der LUVMI-Rover wird zum Mond geschickt, um das Wassereis und die Chemikalien in seiner Kruste und Atmosphäre zu untersuchen. Imagegutschrift - LUVMI-Konsortium

Wie man Mondproben sicher aufbewahrt

Verunreinigungen können die wissenschaftlichen Ergebnisse beeinträchtigen.

von Gareth Willmer

Ein Mondrover, der Proben in situ analysieren kann, und eine europaweite Einrichtung zur Lagerung von außerirdischen Proben werden dazu beitragen, Mondproben vor Kontamination zu schützen und deren Verwendbarkeit in wissenschaftlichen Experimenten zu verbessern.

Im Jahr 1969 holte die Apollo 12-Mission eine Kamera, die von einem früheren Raumschiff auf dem Mond gelassen wurde. Bei der Analyse entdeckten die Wissenschaftler einige Bakterien - Streptococcus mitis -, die beim Menschen vorkommen. Während die Entstehung der Bakterien heiß diskutiert wurde, wurde bei dem Vorfall das Problem der Kreuzkontamination hervorgehoben, was die Analyse von Proben, die von zukünftigen Mondmissionen mitgebracht wurden, ungültig machen könnte.

Angesichts der potenziellen Mond- und anderen Weltraummissionen, die im nächsten Jahrzehnt auftauchen werden, besteht auch ein Bedarf an besseren Wegen für die Handhabung und Analyse des Materials.

Eine Lösung ist die Verwendung von Mondroversen, um die Umgebung des Mondes in situ zu analysieren. Laut Diego Urbina vom belgischen Unternehmen Space Applications Services sind dies jedoch die traditionell hohen Kosten und Schwierigkeiten, diese Fahrzeuge zu transportieren und zu verwenden.

Urbina arbeitet an einem Projekt namens LUVMI, das einen leichten, kostengünstigen Rover mit einem Gewicht von etwa 45 kg entwickelt. Im Januar testete das Team in Noordwijk (Niederlande) an zwei Tagen einen 60 kg schweren Prototypen, um zu sehen, wie es sich bei der Navigation durch gefährliche Hindernisse und auf mondähnlichen Oberflächen, vom unebenen Gelände bis hin zu Sanddünen, autonom entwickelte.

"Das lief wirklich gut. Es hat sich gezeigt, dass das Konzept funktioniert, dass es die Funktionen liefert, die wir wollten, und dass die Übung des Rovers richtig funktioniert hat “, sagte Urbina. "Wir hoffen, dass wir Mitte der 2020er Jahre, wenn alles gut geht, LUVMI für den Mond bereit haben."

Das Team hofft, dass LUVMI geschickt werden könnte, um die Eigenschaften des Wassereises des Mondes - dessen Existenz im letzten Jahr bestätigt wurde - sowie die Chemikalien in der Kruste und Atmosphäre, die als flüchtige Stoffe bekannt sind, zu untersuchen.

Es könnte auch Möglichkeiten zur Gewinnung von Sauerstoff und Wasser zur Verwendung durch Menschen und als Kraftstoff für Fahrzeuge und Satelliten erforscht werden, wodurch möglicherweise zukünftige Missionen unterstützt werden. "Wir gehen davon aus, dass dies eine Art exponentieller Effekt sein wird. Sobald Sie Ressourcen abgebaut haben, können Sie damit auf vielerlei Weise mehr Ressourcen gewinnen und das Sonnensystem erweitern", sagte Urbina.

Sweet spot

Urbina erklärte, der LUVMI-Rover sei viel kleiner als herkömmliche, von der Regierung unterstützte, aber auch größer als die kommerzielleren Mini-Modelle, wie sie beispielsweise für das Lunar XPRIZE von Google entwickelt wurden, bevor es letztes Jahr abgesagt wurde.

"Wir sind an einem schönen Ort, an dem es so klein ist, dass Ihre Startkosten nicht zu hoch sind und groß genug, um eine schöne Reihe von Nutzlasten zu liefern und etwas Interessantes zu tun", sagte er.

Der LUVMI Rover hat nicht wie bei anderen Modellen sechs Räder, sondern nur vier, was Urbina zufolge energiesparender und gleichzeitig mobil macht. Dies wird durch ein einstellbares Aufhängungssystem ermöglicht, mit dem sich das Chassis auf und ab bewegen und Sensoren leichter mit der Mondoberfläche in Kontakt bringen kann, während es weiterfährt.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Rovers, die nach dem Bohren in Gestein Proben auf die Mondoberfläche transportieren, zielt LUVMI auch darauf ab, die Analysezeit um die Hälfte zu reduzieren und das Risiko einer Beschädigung der Materialien zu verringern, indem sie in situ gemessen wird, anstatt sie auf die Erde zurückzuführen. Dazu bohren sie mit ihrem Probennehmer in den Boden, der die zu messenden flüchtigen Bestandteile mit Wärme abgibt.

"Es gibt viele Experimente, bei denen Sie die Probe tatsächlich in einem Labor zur Hand haben müssen, um sie durchzuführen."
- Prof. Sara Russell, Naturhistorisches Museum, London, UK

Die Analyse von Proben auf dem Mond könnte zwar eine gewisse Menge an Informationen liefern, aber es gibt nichts Besseres, als einen Teil des Mondes vor Ihnen auf der Erde zu betrachten, sagt Professor Sara Russell vom Natural History Museum in London.

"Es gibt viele Dinge, die eine In-situ-Rover- oder Orbital-Mission tun kann, aber es gibt viele Experimente, bei denen Sie die Probe tatsächlich in einem Labor in den Händen halten müssen, um sie durchzuführen", sagte sie.

Prof. Russell sagte, dies sei notwendig für Studien wie genaue Isotopenmessungen, um das Alter oder die chemische Geschichte von Proben zu bestimmen, oder detaillierte Untersuchungen von organischem Material, um die Möglichkeit eines Lebens an anderen Orten im Sonnensystem zu bewerten.

Sie ist Teil eines Teams, das einen Plan entwickelt, um eine gesamteuropäische Einrichtung zu errichten, um aus dem Weltraum zurückgegebene Proben ordnungsgemäß zu kuratieren, sie vor Kontamination zu schützen und sie in makellosem Zustand zu erhalten.

Kuratierung

Als Leiterin eines Projekts mit dem Namen EURO-CARES bestand ihre Aufgabe darin, Wissenschaftler und Ingenieure aus ganz Europa zusammenzubringen, um eine European Sample Curation Facility (ESCF) zu planen, die die Anforderungen von Rückführungsmissionen in den kommenden Jahrzehnten erfüllt.

"Wir haben eine Menge Gemeinsamkeiten in Bezug auf das, was wir tun müssen, und jede europäische Weltraummission wird ein internationales Projekt sein, bei dem mehrere Länder zusammenarbeiten", erklärte Prof. Russell. "Daher war es wichtig, dass wir uns zusammenschlossen, um unser Know-how auszutauschen und etwas zu schaffen, das europaweiter ist."

Die Forscher haben nicht nur ihr Wissen aus früheren Weltraumforschungen gebündelt, sondern sich auch auf anderen Kontinenten umgesehen, beispielsweise in den Bereichen NASA und JAXA. "Sie waren hervorragend darin, ihre Lektionen zu teilen", sagte Prof. Russell.

Sie sagte, dass jede Forschungseinrichtung modular sein sollte und Raum für neue Gebäude bieten sollte, um Proben zu schützen, die aus sehr unterschiedlichen Umgebungen stammen und Kreuzkontaminationen zu vermeiden. "Die Faustregel besagt, dass die Proben in einem ähnlichen Zustand gehalten werden sollten, wie sie sich an der Oberfläche ihres Körpers befinden", sagte sie.

Laut Prof. Russell ist die Kuration von Mondproben selbst relativ einfach, da das Wissen aus den Apollo-Mondmissionen aus einem halben Jahrhundert stammt, das den Mond als "wirklich gut, leicht und machbar" bezeichnet.

Aber Proben von Körpern wie Mars seien im Vergleich zur sterilen Natur des Mondes "ein ganz anderer Kessel". Es ist notwendig, die Bedingungen der Marsatmosphäre zu berücksichtigen und die Möglichkeit, dass Fehler auf die Erde zurückgeführt werden. Dadurch erhalten sie einen „eingeschränkten“ Status, der eine Reihe von Protokollen zum Schutz auf der Erde umfasst.

Dies könnte zum Beispiel auch eine Art Zelt erfordern, das aufgestellt werden könnte, wenn eine Probe für die erste Arbeit landet, bevor sie in ihre letzte Kurationsanlage gebracht wird.

Das Team schätzt, dass der Bau eines ESCF für die Kuration nur unbeschränkter Proben zwischen 10 und 20 Mio. € kosten würde, und bei einem, der auch beschränkte Proben untersuchte, über 100 Mio. €. Professor Russell sagt, dass dies angesichts der Gesamtkosten von Missionen ein relativ geringer Aufwand ist. Aktuelle Rückführungsmissionen für Asteroiden wie Hayabusa2 und OSIRIS-REx sind mit hunderten von Millionen Euro veranschlagt, und ein Mars kostet Milliarden.

Das Team hat sich noch nicht auf einen bestimmten Standort festgelegt und müsste als nächsten Schritt nach Geldmitteln suchen. Prof. Russell sagt jedoch, dass die Arbeit an einem ESCF mindestens sieben Jahre beginnen sollte, bevor die Proben wahrscheinlich auf die Erde zurückgeschickt werden könnten - und dies mit Missionen, die möglicherweise innerhalb von zehn Jahren vom Mond oder anderswo zurückkommen kann die Dringlichkeit erhöhen.

"Es wurde nach Hause gebracht, dass wir jetzt wirklich anfangen müssen, darüber nachzudenken", sagte Prof. Russell. "Eine Einrichtung würde ein völlig neues Wissenschaftsgebiet eröffnen, von dem wir noch nicht einmal etwas wissen."

Die Forschung in diesem Artikel wurde von der EU finanziert. Wenn Ihnen dieser Artikel gefallen hat, können Sie ihn in den sozialen Medien veröffentlichen.

Siehe auch

  • Der Mond
  • "Der Mond ist ein Geschichtsmuseum und wir haben nur den Geschenkeladen besucht"

Mehr Info

LUVMI

EURO-CARES

Ursprünglich bei horizon-magazine.eu veröffentlicht.