Tijdens de onbemande Artemis 1 missie naar de maan zullen zich aan boord van de nieuwe SLS raket ook tien kleine satellieten bevinden. Al deze kleine satellieten werden geselecteerd in het kader van NASA's Next Space Technologies for Exploration Partnerships programma en zijn elk niet veel groter dan een schoendoos. Deze zogeheten 'cubesats' zullen gebruikt worden voor diverse wetenschappelijke onderzoeken en werden ontwikkeld door verschillende universiteiten en ruimtevaartagentschappen. Leer aan de hand van dit artikel alles over de cubesats die meereizen naar de maan tijdens de Artemis 1 ruimtemissie!
Lunar IceCube
Een van de hoofddoelen van de Artemis-missies is het opzetten van een infrastructuur in de ruimte, op en rond de maan, die langere ruimtemissies mogelijk maakt. Het sleutelwoord voor deze ambitie is 'duurzaamheid'. De Lunar IceCube 6U cubesat, ontwikkeld door Morehead State University in samenwerking met NASA's Goddard Space Flight Center en de Busek Company, zou kunnen helpen dit doel te bereiken. Deze cubesat zal geavanceerde instrumenten gebruiken om water en andere hulpbronnen zowel op de maan als boven het maanoppervlak te "besnuffelen", wat onze astronauten tijdens toekomstige missies zou kunnen helpen. Hulpbronnen in situ verminderen de hoeveelheid grondstoffen die naar de ruimte moeten worden vervoerd, waardoor missies kosteneffectiever worden. Water op de maan zou zelfs kunnen worden gebruikt om raketbrandstof te genereren die kan worden gebruikt om terug te keren naar de aarde of om verder het zonnestelsel in te trekken. IceCube, die slechts 14 kg weegt, zal een zeven uur durende baan rond de maan hebben, voortgestuwd door een ionenvoortstuwingssysteem. Om zijn instrumenten tegen zonnestraling te beschermen, schuift tijdens deze omloopbaan een kleine 'garagedeur' open, waardoor in elke omloop slechts een uur observaties van het maanoppervlak mogelijk zijn. Maanwater bestaat voornamelijk in de vorm van ijs en de Lunar IceCube is uitgerust met een NASA-instrument, genaamd Broadband InfraRed Compact High-Resolution Exploration Spectrometer (BIRCHES), dat de verdeling van dit water over de maan kan onderzoeken. BIRCHES is ook in staat om water in de dunne atmosfeer van de maan - de exosfeer - te detecteren. Dit kan ons helpen beter te begrijpen hoe regolith op de maan - analoog aan de bodem op aarde - water absorbeert en weer afgeeft. Dit zal helpen bij het in kaart brengen van de veranderingen die de maan ondergaat, wat volgens NASA de sleutel is voor een duurzame aanwezigheid op de maan.
LunaH-Map
De Lunar Polar Hydrogen Mapper (LunaH-Map), ontworpen door onderzoekers en studenten van de Arizona State University, zal de waterstofconcentraties in de schaduwgebieden van de maan onderzoeken. Dit omvat het maken van een kaart van waterstof op een ruimtelijke schaal van ongeveer 10 kilometer (6 mijl) en het beoordelen van de hoeveelheid van dit element dat is opgesloten in water-ijs dat in diepe schaduwrijke maankraters ligt. De LunaH-Map is ook een 6U CubeSat en de wetenschappelijke missie zal 60 dagen duren, waarbij het kleine ruimtevaartuig 141 zeer elliptische banen om de maan zal maken op een lage hoogte, waardoor het zo dicht als 4,8 tot 9,6 km van het maanoppervlak zal komen. Deze baan zal gecentreerd zijn rond de Shackleton krater - een inslagkrater op de zuidpool van de maan. LunaH-Map's belangrijkste instrument is een neutronendetector die gebruik maakt van een materiaal Cs2YLiCl6:Ce (CLYC) om neutronen te detecteren - normaal opgesloten in atoomkernen met protonen - en te beoordelen of ze interactie hebben gehad met het element waterstof. De NASA zegt dat LunaH-Map tijdens zijn twee maanden durende operatie het waterstofgehalte van de gehele zuidpool van de maan in kaart zal brengen en ook het bulkwaterstofgehalte een meter onder het maanoppervlak zal meten.
LunIR
De 6U-CubeSat LunIR van Lockheed Martin - voorheen bekend als SkyFire - zal ook een vlucht naar de maan maken om het maanoppervlak in kaart te brengen. LunIR zal worden ingezet vanaf de door de Europese Ruimtevaartorganisatie (ESA) geleverde interim cryogene voortstuwingstrap (ICPS) en bevat technologie waarmee beelden van het maanoppervlak kunnen worden gemaakt, zodat de structuur van de samenstelling en de wisselwerking met de ruimte in kaart kunnen worden gebracht. Deze gegevens kunnen helpen bij de keuze van landingsplaatsen voor toekomstige maanmissies en bij de beoordeling van potentiële risico's voor astronauten die zich voor een langer verblijf op het maanoppervlak wagen. Na de flyby zal LunIR manoeuvres en operaties uitvoeren die ook kunnen helpen bij het ontwerpen van toekomstige ruimtemissies, zowel met bemanning als met robots.
OMOTENASHI
De uitstekende maanverkenningstechnologieën gedemonstreerd door de Nano Semi-Hard Impactor (OMOTENASHI CubeSat bewijst dat maanlanders er in alle maten en kosten kunnen zijn. De Japanse Aeroscape Exploration Agency (JAXA) creëerde een 6U cubesat, die in totaal 12,6 kg weegt, en zal een 1 kg wegende nanolander uitwerpen, aangedreven door een 6 kg wegende vaste wegwerpraketmotor, die zal afdalen naar het maanoppervlak. Kort voor de inslag zal de nanolander zich voortbewegen met een snelheid van ongeveer 30 meter per seconde en zal hij de verkochte raket overboord gooien, waarna hij een tweelobbige airbag zal uitwerpen om hem te beschermen als hij landt. Eenmaal op de maan zal OMOTENASHI - waarvan de naam in het Japans "gastvrijheid" betekent - de straling op het maanoppervlak meten en de bodemmechanica onderzoeken met behulp van versnellingsmeters. Deze apparaten meten trillingen of versnellingen door een verandering in massa te gebruiken om een piëzo-elektrisch materiaal 'samen te drukken' en een elektrische lading te creëren die evenredig is met de kracht die het materiaal ondervindt.
NEA Scout
De maan is niet het enige object rond de aarde dat door Artemis 1 cubesats zal worden onderzocht. Asteroïden in de buurt van de aarde (NEA's) zullen het doelwit zijn van waarnemingen door NEA Scout, een robotische verkenningsmissie om langs een asteroïde te vliegen en gegevens van die asteroïde terug te sturen. NEA Scout zal worden ingezet vanaf de SLS nadat het Orion-vaartuig naar de maan is gelanceerd, het begin van een twee jaar durende reis voor de 6U-grote cubesat naar een doel-asteroïde. Een sleutelelement van de missie zal een zonnezeil zijn - een dun en licht materiaal dat fotonen van de zon en hun momentum gebruikt om het kleine vaartuig voort te stuwen. Ondanks het feit dat het zeil zich ontvouwt uit een kubussat ter grootte van een schoenendoos, bereikt het een grootte van 86 vierkante meter en wordt het ondersteund door vier 7,3 m metalen gieken. Dit grote oppervlak is nodig om een groot aantal fotonen op te vangen, die elk slechts een zeer kleine hoeveelheid stuwkracht geven. Zodra het een afstand van ongeveer 40.000-50.000 km van zijn doel bereikt, zal het de asteroïde identificeren. Op een afstand van 100 tot 120 km van de asteroïde zal NEA Scout zijn camera, NEACam - een 20 megapixel CMOS beeldsensor met een array grootte van 3840 x 3840 pixels - gebruiken om beelden op te nemen en terug te sturen naar de aarde. NASA zegt dat dit zal helpen bij het vaststellen van de eigenschappen van de asteroïde, zoals zijn positie in de ruimte, vorm en rotatie, en bij het meten van het omringende stof- en puinveld. Deze informatie kan nuttig blijken voor toekomstige missies die op NEA's willen landen.
EQUULEUS
Het EQUilibriUm Lunar-Earth point 6U Spacecraft (EQUULEUS) is eveneens een CubeSat die voor Artemis 1 is gemaakt door JAXA met hulp van de Universiteit van Tokio. Het doel is de straling in de ruimte rond de aarde te begrijpen. EQUULEUS zal gebruik maken van laagenergetische technieken voor trajectcontrole, waaronder een watervoortstuwingssysteem met een lage stuwkracht dat zeer weinig drijfgasvloeistof gebruikt om het vaartuig in een baan tussen de aarde en de maan te brengen. Van hieruit zal de cubesat de plasmasfeer van de aarde observeren, het binnenste gebied van de magnetosfeer dat bestaat uit koel plasma - gas waarin atomen zijn ontdaan van elektronen. EQUULEUS zal ons niet alleen helpen om technieken voor de beheersing van lage-energiebanen en maanvluchten in het gebied tussen de aarde en de maan beter te begrijpen, maar kan ook vitale informatie opleveren die helpt bij de bescherming van elektronica en astronauten tijdens langdurige ruimtemissies.
BioSentinel
Een andere Artemis 1 cubesat staat ook klaar om informatie te verzamelen die astronauten tegen straling zou kunnen beschermen. BioSentinel is een project dat wetenschappers van NASA's Ames Research Center, in de Silicon Valley van Californië, in staat zal stellen het effect van straling op organismen in de ruimte beter te begrijpen. De missie maakt gebruik van gist, bekend bij bakkers en brouwers, als "modelorganisme" om te begrijpen hoe hoogenergetische straling breuken kan veroorzaken in het DNA - dat de genetische informatie draagt in de cellen van alle levende organismen, waaronder de mens. Gist werd uitgekozen omdat onderzoekers er niet alleen een goed inzicht in hebben, maar ook omdat de manier waarop DNA-beschadigingen worden hersteld vergelijkbaar is met de manier waarop dit proces bij mensen verloopt. Twee stammen van de gist Saccharomyces cerevisiae - waarvan de ene de DNA-schade veel beter herstelt dan de andere - zullen worden aangezet om te groeien zodra BioSentinel zich buiten de magnetosfeer van de aarde bevindt, die ons helpt beschermen tegen de felle zonnestraling. De 6U cubesat, die ongeveer 13 kg weegt, zal zijn missie ongeveer 18 maanden volhouden en langs de maan vliegen op weg naar een baan rond de zon. Het project is de eerste keer in 40 jaar dat organismen naar de diepe ruimte worden gestuurd.
CuSP
De cubesat voor de studie van zonnedeeltjes (CuSP) zal ook in een baan om de zon draaien nadat hij uit de atmosfeer van de aarde is gebracht. CuSP zal de straling van de ster, zonnewinden en zonnegebeurtenissen bestuderen die op en rond de aarde gevolgen kunnen hebben, zoals interferentie met radiocommunicatie, beschadiging van satellietelektronica en zelfs het uitvallen van onze elektriciteitsnetten. De 6U cubesat heeft drie instrumenten aan boord die dit 'ruimteweer' kunnen meten voordat het de aarde bereikt en de magnetosfeer treft en mogelijk een schadelijke geomagnetische storm veroorzaakt. De Suprathermal Ion Spectrograph (SIS) detecteert en sorteert laag-energetische zonne-energetische deeltjes, terwijl de Miniaturized Electron and Proton Telescope (MERiT) hoog-energetische zonnedeeltjes telt, en de Vector Helium Magnetometer (VHM) de sterkte en richting van magnetische velden in de gaten houdt. Samen zullen de drie CuSP-instrumenten wetenschappers in staat stellen te volgen hoe de omgeving van de ruimte tussen de zon en de aarde verandert en hoe deze veranderingen onze planeet beïnvloeden. CuSP biedt onderzoekers ook een manier om te testen hoe een netwerk van kubesats voor ruimtebewaking zou functioneren, waardoor het potentieel voor een groot aantal kubesats voor ruimteweerbewaking duidelijk wordt.
Team Miles
De cubesat Team Miles heeft een van de meest interessante reizen naar het lanceerplatform gehad van alle secundaire nuttige ladingen van Artemis 1, en de reis na de lancering zou net zo spannend moeten zijn. Het project werd geselecteerd om samen met Orion en de SLS te lanceren nadat het door burgerwetenschappers van Miles Space en Fluid & Reason, LLC, was ingeschreven voor NASA's CubeQuest Challenge. Team Miles zal gebruik maken van innovatieve plasmajodium stuwraketten - die gebruik maken van laagfrequente elektromagnetische golven als aandrijving - om ongeveer 60 miljoen km van de aarde af te leggen richting Mars in wat teamleider Wesley Faler omschrijft als een "drag race naar de maan". De kubussat van 6U groot, die verder reist dan enig vaartuig van deze geringe omvang ooit tevoren, wordt gevlogen door een geavanceerd computersysteem aan boord en zal ook software testen voor radiocommunicatie met de aarde.
ArgoMoon
ArgoMoon is een 6U-CubeSat, ontworpen door het Italiaanse ruimtevaartagentschap (ASI) en geselecteerd door het ESA om mee te vliegen met Artemis 1. Na ontplooiing door het ICPS zal het een van de eerste Europese cubesats worden die een baan om de aarde zal verlaten. ArgoMoon zal niet alleen demonstreren dat het ICPS in staat is operaties uit te voeren, maar zal ook gegevens van de trap verzamelen wanneer deze Orion naar de maan stuurt, en wanneer deze zijn andere secundaire cubesat-betaallast lanceert. Het feit dat ArgoMoon beelden zal opnemen van het ICPS terwijl het deze taken uitvoert, betekent dat zijn bijdrage aan Artemis 1 de geschiedenis van een van de belangrijkste missies in de geschiedenis van de ruimteverkenning, en de volgende stap van de mensheid in het heelal, zou kunnen helpen bepalen.
Bron: Robert Lea (Space.com)
