Op 23 augustus, om 14:34 Nederlandse tijd, maakte de onbemande Indiase maanlander Vikram een perfecte landing op de zuidpool van de maan, in het kader van de missie Chandrayaan-3. Wat is daar zo bijzonder aan, en hoe kreeg men het voor elkaar? De Ingenieur geeft antwoord op acht vragen.

 

Wat maakt deze landing bijzonder? Er zijn toch wel vaker ruimtevaartuigen op de maan geland?

Dat klopt, al is India met deze zachte landing wel pas het vierde land dat een ruimteschip op de maan heeft neergezet. Alleen de Verenigde Staten, Rusland en China deden dit eerder. India is echter wel het allereerste land dat op de zuidpool van de maan is geland. Alle vorige maanlandingen waren nabij de evenaar. De zuidpool is een ruiger gebied met meer kraters en dus een lastiger plek om te landen.

Waarom heeft India de lander dan juist daar naartoe gestuurd?

Door die enorme kraters zijn er gebieden rond de zuidpool die zich permanent in de schaduw bevinden. Daar zou zich waterijs kunnen ophouden. Dat is relatief makkelijk winbaar water, de enige andere bekende vorm van water op de maan is als insluitsel in vulkanisch gesteenten – dan zit het in een soort minuscule glaskraaltjes.

Op de lange termijn is het doel van nieuwe maanmissies om een permanent ruimtestation op de maan mogelijk te maken. Dan is de nabijheid van water een vereiste: als drinkwater voor de astronauten, en misschien zelfs om er waterstof en zuurstof uit te winnen dat als brandstof / stuwstof voor raketten kan fungeren. De maan zou een tussenstation kunnen worden voor ruimtemissies naar Mars, is het idee.

Is landen op de maan moeilijk?

Ja, tot nu toe is bijna de helft van alle pogingen mislukt. Het remmen moet heel precies met stuwraketten gebeuren. Als die net te hard of te zacht remmen slaat de lander te pletter. Dat gebeurde een week geleden nog met de Luna-25 van Rusland en in 2019 met de Chandrayaan-2, de voorganger van de Chandrayaan-3. Ook die hadden allebei dicht bij de zuidpool moeten landen.  

Vanuit aarde bijsturen kan niet vanwege de vertraging in de communicatie: signalen doen er drie seconden over om van de lander naar de aarde heen en weer te worden gestuurd . En het systeem op aarde testen kan ook niet, omdat de omstandigheden zo verschillend zijn. Zo heeft de maan geen atmosfeer die helpt remmen en is de zwaartekracht er ongeveer zes keer lager dan op aarde.

Hoe heeft India dat opgelost?

Voornamelijk door te leren van de fouten van de mislukte landing van de Chandrayaan-2 in 2019. Die kwam in de problemen omdat er zowel bijgeremd als bijgestuurd moest worden om precies op de goede plek te landen en omdat de hoogtemeter in de war raakte toen de lander de rand van de Atlaskrater passeerde. In Chandrayaan-3 zitten meer veiligheids- en backupsystemen en de lander zelf is aangepast om ook op iets ruiger gebied te kunnen landen, zodat er wat meer speling zit in de locatie van een geschikte landingsplek.

 En de reis zelf, hoe ging die in zijn werk?

De lander zat verpakt in een gigantische raket, de LVM-3. Die is op 14 juli gelanceerd vanuit Sriharikota in India. Vervolgens zijn er onderweg steeds onderdelen van de raket na gebruik afgekoppeld, tot er nog maar één voortstuwingsraket (de propulsiemodule) overbleef. Uiteindelijk arriveerde er bij de maan een ruimtevaartuig van 3900 kilogram, bestaande uit de lander Vikram met daarin de rover Pragyam en de propulsiemodule. Die laatste werd vlak voor de landing pas afgekoppeld.

De lander zat eerst nog vast aan de propulsiemodule. Bron: Indian Space Research Organisation (isro.gov.in)

 

De rover rijdt uit de lander, bron: Indian Space Research Organisation (isro.gov.in)

Klopt het dat de Russische Luna-25 veel later is gelanceerd dan de Indiase LVM-3-raket? Heeft de Luna-25 de LVM dan ingehaald?

Een betere formulering is misschien dat de Chandrayaanmissie een omweg heeft genomen. India had geen raket die krachtig genoeg was om de lander in één keer naar de maan te lanceren. In plaats daarvan is de LVM-3 in een baan om de aarde gebracht, die vervolgens stapsgewijs steeds groter is gemaakt door op specifieke momenten de motor weer even aan te zetten. Zo werd de cirkel die de raket om de aarde maakte steeds groter en de snelheid van de raket steeds hoger tot deze hoog genoeg was om toch op weg te gaan naar de maan. Deze route is energiezuiniger maar duurde inderdaad wel veel langer: de Chandrayaan-3 vertrok op 14 juli en deed veertig dagen over de reis. Luna-25 werd gelanceerd op 10 augustus en crashte op zondag 20 augustus al op de maan.

Route van de Chandryaanmissie. Bron: Indian Space Research Organisation (isro.gov.in)

 

Wat gaan de lander Vikram en de rover Pragyam doen op de maan?

Het doel van deze missie is drieledig: bewijzen dat een dergelijke landing mogelijk is (en vooral ook dat India dit kan), laten zien dat de maanrover werkt en het doen van wetenschappelijke experimenten. De rover gaat onder meer de samenstelling van de oppervlakte van de maan bepalen met röntgenspectrometrie.

Aan boord van de lander zijn verder een seismometer om schokken en trillingen op de maan te meten, een instrument om de warmtestroom door het maanoppervlak te bestuderen, een apparaat dat heel nauwkeurig de afstand tussen de aarde en de maan kan bepalen, en een instrument om het plasma vlak boven het maanoppervlak te analyseren – dat is het elektrisch geladen gas waaruit 99 procent van het zichtbare universum bestaat.

Op de propulsiemodule, die na afkoppeling rond de maan is gaan cirkelen, zit een instrument dat het licht kan observeren dat van de aarde komt. Het spectrum van het licht van de zon of een andere ster verandert als het licht door de atmosfeer van een planeet heen gaat, en geeft informatie over de samenstelling. Analyse van licht dat door de atmosfeer van de aarde is gereisd kan als vergelijkingsmateriaal dienen bij het bestuderen van exoplaneten die rond andere sterren cirkelen, en die wellicht, net als de aarde, leven herbergen.

Hoe lang gaat dat duren?

De wetenschappelijke missie is gepland voor een periode van twee weken. In die tijd schijnt de zon op deze locatie, zodat de lander en de rover van energie kunnen worden voorzien.

 

Openingsbeeld: shubham2826/Wikimedia Commons/CC BY-SA 4.0

 


BRONNEN:

* Chandryaan-3 (website van de Indian Space Research Organisation)
* Chandryaan-3 makes historic touchdown on the Moon (Scientific American)
* India lands on Moon with Chandryaan-3 (The New York Times)
* Pieter Visser, ruimtevaartspecialist, TU Delft
Â