- Er staan voor de komende jaren tientallen ruimtemissies naar de maan gepland.
- Maar op dit moment is er geen satellietnavigatiesysteem tussen de aarde en de maan.
- Ruimtevaartorganisaties NASA en ESA zijn manieren aan het ontwikkelen om raketten te helpen zelfstandig naar de maan te navigeren.
- Lees ook: Waarom we terugkeren naar de maan, en daar sinds 1972 niet meer zijn geweest
Toen de Artemis 1-missie van de NASA in november 2022 met succes om de maan heen vloog, toonde dat aan dat de mensheid op koers ligt om terug te keren naar de maan.
De ruimtevaartorganisaties NASA en de European Space Agency (ESA) willen in 2025 voet op de maan zetten en in de jaren daarna een permanente maanbasis gaan bouwen. China en Rusland werken ook samen om een eigen maanbasis te bouwen, waar vanaf 2036 de eerste landingen zullen plaatsvinden.
Maar op dit moment is er geen gps op weg naar de maan. Astronauten kunnen niet zelfstandig navigeren en moeten tijdens hun missies vertrouwen op experts aan de grond. Maar die praktijk zal snel onhoudbaar worden met de vele missies die op de agenda staan.
Ruimtevaartorganisaties zijn daarom bezig satellietnavigatie te ontwikkelen (satnav) voor raketten die de ruim 384.000 kilometer tussen de aarde en de maan moeten afleggen. Ook zijn er plannen om een heel nieuw GPS-netwerk rond de maan aan te leggen.
De huidige manier van navigeren in de ruimte is duur en omslachtig
Foto: NASA
De enige manier waarop je momenteel van A naar B kunt komen in de ruimte is door gebruik te maken van ingewikkelde natuurkundige berekeningen, die voor elke missie verschillend zijn.
Tijdens de ruimtereis is de aarde het enige referentiepunt. Dus moeten ruimtevaartuigen steeds signalen terugsturen naar de aarde om te kunnen bepalen waar ze zich bevinden en dat betekent dat er enorme blinde vlekken zijn.
NASA verloor alle communicatie met Orion, het ruimtevaartuig dat werd gebruikt tijdens de Artemis 1-missie, toen het zich aan de achterzijde van de maan bevond. Gedurende een aantal minuten konden de ingenieurs alleen maar hun adem inhouden in de hoop Orion weer onbeschadigd aan de andere kant tevoorschijn zou komen.
Dat is omslachtig en duur, zegt hoofdingenieur Javier Ventura-Traveset van Galileo Navigation Science Office van de ESA tegen Insider. (De Amerikaanse overheid runt GPS; Galileo is de Europese versie.)
Wat de ruimtevaart nodig heeft is een manier waarop ruimtevaartuigen zelf hun positie kunnen bepalen, zonder dat ze input vanaf de aarde nodig hebben.
Het helpt enorm om de satellieten die rond de aarde draaien te gebruiken
Verrassend genoeg is het benutten van de satellieten die rond de aarde draaien de goedkoopste manier om satellietnavigatie tot diep in de ruimte mogelijk te maken, zegt senior ingenieur Elizabeth Rooney van de firma Surrey Satellite Technology tegen Insider. Haar bedrijf werkt samen met ESA aan de ontwikkeling van satellietnavigatie in de ruimte.
Er zijn wel een paar grote hindernissen bij deze aanpak. De belangrijkste daarvan is dat de satellieten naar de aarde zijn gericht.
Dat betekent dat het grootste deel van de signalen van de satellieten worden geblokkeerd. Daardoor blijft er maar een heel zwak signaal over en dat wordt verder weg van de aarde alleen maar nog zwakker.
Foto: NASA
Vanwege die enorme beperking lijkt het misschien onmogelijk satellietsignalen te gebruiken om naar de maan te navigeren. Maar ingenieurs zijn al tientallen jaren bezig met het ontwikkelen van hele gevoelige detectoren die diep in de ruimte toch satellietsignalen kunnen oppikken.
En daar zijn ze in geslaagd.
In 2019 waren vier ruimtesondes in staat hun positie te bepalen door gebruik te maken van gps-signalen van satellieten die rond de aarde draaien.
En ze waren toen volgens Ventura-Traveset zo'n 187.000 kilometer van de aarde verwijderd, ongeveer halverwege de route tussen de aarde en de maan.
Op weg naar de maan
De volgende stap is het kunnen oppikken van signalen tijdens de tweede helft van de reis. Ventura-Traveset heeft er vertrouwen in dat dat gaat lukken.
ESA en NASA zijn bezig hun detectoren verder te verfijnen, zodat ze tot op nog grotere afstand signalen kunnen oppikken van de satellieten rond de aarde. Ze gaan de detectoren testen tijdens komende missies naar de maan.
Foto: ESA-K Oldenburg/Insider
De ontvanger van ESA, genaamd NaviMoon, moet mee aan boord van de Lunar Pathfinder-satelliet die in 2025 of 2026 gelanceerd zal worden. Volgens ESA zal NaviMoon in staat zijn de positie van de satelliet tot op 60 meter nauwkeurig te bepalen.
Er is goede hoop dat de satelliet met dank aan de detector zelfstandig om de maan heen kan navigeren, zegt Ventura-Traveset. NaviMoon weegt nog geen 4 kilo en kan veel zwaardere apparatuur aan boord vervangen.
Foto: SSTL
NASA werkt samen met de Italiaanse ruimtevaartorganisatie ook aan de verdere ontwikkeling van detectoren. Ze willen de eerste ontvangers in 2024 naar het maanoppervlak brengen als onderdeel van het Lunar GNSS Receiver Experiment.
Er is een "soort van vriendschappelijke concurrentiestrijd" tussen ESA en NASA om satellietnavigatie naar de maan te brengen", zegt onderdirecteur beleid en communicatie van de NASA, James Joseph "JJ" Miller, in een interview met Insider.
Volgens Miller overwegen vele andere landen te gaan investeren in navigatietechnologie voor diep in de ruimte. "Iedereen realiseert zich dat dit hard nodig."
Uiteindelijk hebben we een satellietnavigatienetwerk rondom de maan nodig
Foto: ESA-K Oldenburg/Insider
De signalen van satellieten die om de aarde draaien kunnen ruimtevaartuigen misschien helpen om naar de maan te komen, maar als ze daar eenmaal zijn hebben ze weinig meer aan het signaal.
Signalen reiken slechts tot wat zichtbaar is vanaf de aarde, dus de donkere kant van de maan en de maanpolen liggen buiten het bereik.
Het plan is daarom de maan zijn eigen vloot van communicatie- en navigatiesatellieten te geven, genaamd het Moonlight-initiatief. Het eerste deel van Moonlight moet de Pathfinder-satelliet van NASA worden.
Ventura-Traveset zegt dat ESA de basisinfrastructuur van Moonlight gaat testen in 2027 en een verdere uitbreiding daarvan in 2030.
NASA is ook bezig met het ontwikkelen van zijn eigen netwerk: LunaNet. Het ruimtestation Gateway dat de NASA in een baan om de maan wil brengen wordt een belangrijk onderdeel van het netwerk.
"We hebben een soort van architectuur nodig waarbij de satellieten van NASA en ESA samenwerken", zegt Miller.
Maanbewoners hebben supersnel internet nodig
Foto: ESA
Er is ook een meer commercieel aspect aan de terugkeer van mensen op de maan. Op langere termijn zullen maanbewoners een kamp moeten opzetten om mineralen en water te kunnen winnen, waardoor raketten naar Mars van brandstof voorzien kunnen worden.
Mensen op de maan zullen met de aarde moeten kunnen communiceren, goed met elkaar moeten kunnen praten en vermaakt worden, geeft Ventura-Traveset aan.
Uiteindelijk zullen maanbewoners toegang moeten krijgen tot supersnel internet om te kunnen videobellen met hun geliefden op aarde, films en tv-programma's te kunnen streamen en hun eigen content te kunnen creëren vanuit de ruimte, zegt Ventura-Traveset. "Ik denk niet dat iemand eraan twijfelt dat we die weg in zullen slaan."