Ein von der Open University (OU) mit Unterstützung von RAL Space entwickeltes Miniaturlabor wird im Rahmen der Commercial Lunar Payload Services-Initiative der NASA im Prospect-Paket der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) in die Südpolarregion des Mondes fliegen und dort nach flüchtigen Stoffen, darunter Wassereis, suchen.
Die NASA hat Intuitive Machines mit der Lieferung von sechs Nutzlasten beauftragt, die unser Verständnis des Mondes vertiefen und wichtige Fragen darüber beantworten werden, wo und wie flüchtige Stoffe auf der Mondoberfläche zu finden sind. Flüchtige Stoffe wie Wassereis sind chemische Bestandteile, die unter bestimmten Bedingungen leicht verdunsten oder verdampfen.
Prospect ist eine Reihe von Instrumenten, die bis zu einer Tiefe von mindestens einem Meter unter der Mondoberfläche bohren, Proben entnehmen und diese in einem Minilabor, ProSPA, verarbeiten werden. Die Kombination aus Roboterbohrer und Probenanalysepaket ist darauf ausgelegt, flüchtige Stoffe zu identifizieren, die bei extrem kalten Temperaturen von bis zu –150 °C unter der Oberfläche eingeschlossen sind.
Chris Howe, Leiter der Produktions- und Softwaregruppe bei RAL Space, sagte: „Die Technologie hinter ProSPA ist das Ergebnis jahrelanger Zusammenarbeit zwischen RAL Space und der Open University und wir freuen uns, dass dieser neueste Meilenstein das Instrument einen Schritt näher an den Mond bringt.“
„ProSPA wird nicht nur auf dem Erbe früherer Projekte wie PITMS aufbauen, sondern die Erkenntnisse, die wir daraus gewinnen, werden auch zukünftige Missionen unterstützen, die unser Verständnis der Mondoberfläche verbessern. Es ist ein wirklich aufregendes Projekt, an dem ich beteiligt sein kann.“
Europas größter Beitrag wird zusammen mit fünf weiteren Instrumenten aus den USA mitfliegen, darunter Retroreflektoren zur Ortung von Landeplätzen auf dem Mond und Hefe zur Untersuchung von Strahlungs- und Schwerkraftreaktionen. Insgesamt werden die sechs Instrumente eine Masse von etwa 80 kg haben.
Volatile Stoffe für eine nachhaltige Exploration
Prospect ist Teil einer weltweiten Anstrengung zur Identifizierung potenzieller Mondressourcen für eine nachhaltige, langfristige Anwesenheit des Menschen auf dem Mond.
Wasser ist ein wichtiges Ziel: Insbesondere in den Polarregionen des Mondes könnte es auf oder unter der Oberfläche Ansammlungen von gefrorenem Wasser geben – darauf deuten jüngste Messungen aus der Umlaufbahn hin. Informationen darüber, wie viel Wasser vorhanden ist und wie zugänglich es ist, würden bei der Planung künftiger Missionen unter Nutzung lokaler Ressourcen helfen.
„Prospect schließt sich einer neuen Welle der Mondforschung und -erkundung an, die Türen zur Nutzung der Mondressourcen öffnen könnte. So könnte beispielsweise die direkte Gewinnung von Sauerstoff aus Mondgestein und -staub eine effiziente Möglichkeit sein, Sauerstoff für menschliche Lebensräume oder den Antrieb von Raumfahrzeugen bereitzustellen“, sagt Richard Fisackerly, Projektmanager von Prospect.
„Neben ihrem Potenzial als Rohstoffe wären die flüchtigen Mondstoffe auch ein wichtiger Bestandteil des Mondregoliths – der Schicht aus losem Staub und zerbrochenem Gestein auf der Mondoberfläche. Prospect kann unser Verständnis der Grundlagenforschung über den Mond und seine Umgebung erweitern“, fügt er hinzu.
Bohrungen und Probenanalyse
Der Roboterbohrer namens ProSEED wird bis zu einer Tiefe von einem Meter in die Mondoberfläche eindringen. Die Temperaturen unter der Oberfläche werden voraussichtlich unter –100 °C liegen und entsprechen den Bedingungen, unter denen Wassereis stabil sein könnte. Der Bohrer verfügt über ein Multispektralbildgebungsgerät und einen Permittivitätssensor, um die Fernerkennung und -analyse von flüchtigen Stoffen sowie die Mineralogie des Regoliths an der Landestelle zu unterstützen.
Das miniaturisierte Labor ProSPA wird die Proben vom Bohrer über ein Karussell mit mehreren Öfen empfangen, sie versiegeln und erhitzen, um die kalt eingeschlossenen flüchtigen Stoffe zu extrahieren. Das ProSPA-Instrument wird dann anhand der aus der Probe freigesetzten Gase die Art und Häufigkeit der flüchtigen Stoffe auf dem Mond messen. ProSPA wird außerdem spezifische Prozesse testen, die in Zukunft zur Rohstoffgewinnung eingesetzt werden könnten.
Dr. Simeon Barber, der das Projekt an der Open University leitet, sagte: „Nach mehr als einem Jahrzehnt der Entwicklung des ProSPA-Konzepts und -Instruments ist unser Team hocherfreut, nun zum Mond mitfliegen zu können. Wir freuen uns darauf, frische Proben zu analysieren, die aus der Südpolregion des Mondes gebohrt wurden und die möglicherweise alte Wasser- und andere Eisvorkommen enthalten. Und wir können es kaum erwarten, die Geheimnisse dieser extremen Umgebung zu entschlüsseln und ihr Potenzial für zukünftige Erkundungsmissionen zu entdecken.“
Der Monderkundung einen Schritt näher
Der ProSEED-Bohrer wurde in Italien bereits erprobt, unter anderem bei sehr niedrigen Temperaturen, unter geringem Druck und mit einer Mischung aus Mondregolith-Simulant und Wassereis.
Diese Tests haben bewiesen, dass der Bohrer tief in hartes Material eindringen und erfolgreich Proben entnehmen kann.