17 feb. 1999
4 minuten
Toen Neil Armstrong zijn eerste buitenaardse stappen zette in 1969 wist hij nog niet hoe vervelend de maanbodem zou blijken. Het scherpe stof hechtte zich overal aan, waardoor wetenschappelijke instrumenten oververhit raakten en astronaut Harrison Schmitt een soort maanstof-hooikoorts opliep. De lastige deeltjes waren zelfs aanleiding om een wetenschappelijk experiment op te zetten om te bepalen hoe snel ze zich verzamelen, maar Nasa raakte de gegevens van dit onderzoek kwijt. Tenminste, dat dacht men.
Nu, meer dan 40 jaar later, hebben wetenschappers de teruggevonden data gebruikt om vast te stellen hoe snel maanstof accumuleert. In de ogen van een aardse schoonmaker gaat dat ongelooflijk langzaam. Volgens de berekeningen gaat het om een laag van ongeveer 1 millimeter per duizend jaar. Toch is dat nog tien maal sneller dan voorheen werd geschat. Het is ook zo snel dat het een serieus probleem kan vormen voor de zonnecellen die de energie moeten leveren voor ruimtemissies.
"Je ziet het niet, het is een heel dun laagje", zegt professor Brian O’Brien van de University of Western Australia. Hij ontwikkelde het experiment toen hij werkte voor de Apollo-missies in de jaren ’60 en is nu teamleider voor de nieuwe analyse. "Maar de Apollo-astronauten hebben ervaren dat het ontzettend veel tijd kan kosten om zelfs maar een kleine hoeveelheid stof kwijt te raken."
Voor zijn experiment werd gedurende drie Apollo-reizen in zes jaar stof verzameld op kleine zonnecellen, vastgemaakt aan een behuizing ter grootte van een luciferdoosje. Doordat de deeltjes invallend licht tegenhielden, daalde de spanning die de zonnecellen produceerden. Elektrische metingen gaven aan dat zich per vierkante centimeter jaarlijks 100 microgram maanstof verzamelde. Met die snelheid zou een basketbalveld op de maan jaarlijks ongeveer 450 gram stof verzamelen.
O’Brien ontdekte dat op de lange termijn stofafzetting de output van afgeschermde zonnecellen op een ‘buitenpost’ op de maan veel sterker zou verminderen dan schadelijke hoogenergetische zonnestraling van zelfs de meest intensieve zonne-uitbarstingen. "Maar terwijl zonnecellen door producenten nu zijn beschermd tegen straling, is er aan stof nog niets gedaan", zegt O’Brien’s collega Monique Hollick. "Dat gaat problemen opleveren bij toekomstige maanreizen".
Antwoord van Apollo
Voordat Apollo 11 zijn eerste maanreis maakte in 1969, besefte Nasa dat de maanlander bij opstijgen vanaf de maan een hoop stof zou opwerpen, wat de nabij geplaatste experimenten zou kunnen bedekken. "Toen stelde ik een volgens mij verstandige vraag", herinnert O’Brien zich. "Als we onszelf moeten beschermen tegen dat stof, wie meet dan of er na het opstijgen van de maanlander eigenlijk wel schade is – wie meet het stof?" Daarvoor ontwikkelde O’Brien het Lunar Dust Detector experiment, als een kleine toevoeging aan grotere experimenten. Het kost weinig energie en weegt maar 270 gram en het stuurde de gegevens naar aarde samen met de niet-wetenschappelijk, huishoudelijke data. "Ik kreeg een gratis lift", zegt O’Brien.
De detectoren vlogen mee met Apollo 12, 14 en 15 totdat Nasa het programma in september 1977 om budgettaire redenen stopte. Nasa bewaarde geen archiefbanden met de verzamelde data. Dertig jaar lang werd aangenomen dat de stofdetectordata voorgoed als verloren moesten worden beschouwd, totdat O’Brien in 2006 hoorde van het vermeende verlies: hij had nog een persoonlijke back-up bewaard…
Maanlevitatie
Elke detector in het experiment had drie zonnecellen, die waren bekleed met verschillende hoeveelheden afscherming tegen binnenkomende straling. Door de schade aan afgeschermde en niet-afgeschermde cellen te vergelijken, kon O’Brien vaststellen dat vooral stof – en niet de straling – de meeste schade veroorzaakte.
Eerdere modellen voor de ophoping van maanstof gingen ervan uit dat het stof in zijn geheel afkomstig was van botsende meteorieten en neerslaand kosmisch stof. "Maar dat kon nooit zoveel zijn als wij hebben gemeten", zegt O’Brien.
Op de maan is er geen atmosfeer voor wind, dus de bodem zou in rust moeten zijn. Maar volgens O’Brien zou een populaire theorie over een ‘stofatmosfeer’ het verschil zou kunnen verklaren. Die theorie gaat ervan uit dat gedurende een dag op de maan de zonnestraling sterk genoeg is om een paar elektronen uit de atomen van de stofdeeltjes te stoten, zodat een kleine positieve lading ontstaat. Aan de nachtkant van de maan raken elektronen uit de zonnewind – een stroom energiedeeltjes, afkomstig van de zon – de stofdeeltjes, waardoor die een kleine negatieve lading krijgen. Waar de verlichte en donkere gebieden bij elkaar komen kunnen elektrische krachten het geladen stof optillen en hoog laten ‘opwaaien’.
"Iets dergelijks werd al gerapporteerd de Apollo-astronauten. Bij hun omwenteling om de maan zagen zij aan de horizon stof gloeien", aldus Hollick.
De theorie van maanstoflevitatie zou spoedig kunnen worden gecontroleerd door de Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer (Ladee), die Nasa in september lanceerde. Dit ruimtevoertuig draait in een baan van 250 km boven het maanoppervlak, op zoek naar stof in de maanatmosfeer.
Heerlijk
Terwijl Ladee de maanatmosfeer verkent, kijkt O’Brien terug op een decennia-oud wetenschappelijk experiment dat eindelijk zijn vruchten afwerpt.
"Het was een kwestie van lange adem", zegt O’Brien. "Ik bedacht de detector in 1966, lang voordat Monique was geboren. Op mijn 79’ste werk ik samen met iemand van 23 aan 46 jaar oude data en we hebben iets opwindends ontdekt – dat is toch heerlijk?"
Anderen lazen ook
