Wetenschappers uit Wrocław werken samen aan een navigatiesysteem op de maan

Moonlight is de naam van het nieuwe navigatiesysteem dat wordt ontwikkeld door de Europese Ruimtevaartorganisatie ESA. Het is de bedoeling dat de positie op het maanoppervlak en in de omgeving daarvan nauwkeurig bepaald kan worden. Aan het project nemen wetenschappers van de Universiteit voor Milieu- en Levenswetenschappen in Wrocław deel.

De universiteit van Wrocław kondigde dinsdag in een verklaring aan dat ze van plan is om vier maansatellieten, ontvangers in landers, rovers en satellieten te plaatsen en een grondnetwerk te installeren, bestaande uit referentiestations, telescopen en laserstations.

"De hele missie moet in 2031 worden gelanceerd. Maar voordat dat gebeurt, moeten er algoritmes worden ontwikkeld die de positie van de satellieten en de gebruiker nauwkeurig kunnen bepalen. Hier komen Poolse wetenschappers in beeld", lezen we in het persbericht.

Het team van de Universiteit voor Milieu- en Levenswetenschappen van Wrocław bestaat uit Dr. Grzegorz Bury, Dr. Radosław Zajdel en Prof. Krzysztof Sośnica; Hij was onder andere verantwoordelijk voor het testen van modellen die de beweging van satellieten rond de Maan beschreven.

"De grootste uitdaging bij het ontwikkelen en testen van de modellen was rekening houden met de werkelijke, dynamische omstandigheden waarin de satelliet beweegt volgens de door ESA vastgestelde parameters", leggen de wetenschappers uit Wrocław uit, die in het persbericht worden geciteerd.

De ontworpen baan rond de maan is zeer elliptisch. Dat betekent dat de satelliet veel sneller beweegt wanneer hij zich het dichtst bij het oppervlak bevindt (in het pericentrum), en langzamer wanneer hij zich er het verste vanaf bevindt (in het apocentrum). Het probleem is dat de beweging van de satelliet in het pericentrum het meest onvoorspelbaar wordt. De satelliet wordt beïnvloed door lokale zwaartekrachtstoringen (zoals mascons - massaconcentraties met een hogere dichtheid dan gemiddeld, die zich relatief ondiep onder het oppervlak van het hemellichaam bevinden), niet-zwaartekrachtkrachten en wisselende vliegsnelheden.

"De door ESA voorgestelde parameters bepaalden de vorm van de baan als een sterk afgeplatte ellips, wat betekent dat de snelheid van de satelliet in het periapsisgebied aanzienlijk hoger is. Bovendien is de vorm van de baan geen perfecte ellips, maar sterk vervormd door krachten die de curve verstoren. Deze krachten veranderen dynamischer naarmate de satelliet sneller beweegt. Dit betekent dat het tijdens de flyby in het periapsisgebied zeer moeilijk is om afwijkingen van zijn beweging correct te modelleren. De veranderingen zijn dynamisch en minder voorspelbaar", lezen we in het persbericht.

Volgens de onderzoekers verliezen we in deze situatie misschien niet het contact met de satelliet, maar we weten wel veel beter waar die zich bevindt dan elders. Daarom werd de baan zo ontworpen dat de satelliet zo kort mogelijk boven het problematische gebied dicht bij het aardoppervlak zou blijven en het grootste deel van de tijd in apoapsis zou doorbrengen, waar de omstandigheden stabieler zijn.

ESA legde de lat echter hoger: ze wilde maximale positioneringsnauwkeurigheid gedurende de hele baan, zelfs onder de moeilijkste omstandigheden. Want alleen dan kan het systeem nauwkeurige navigatiegegevens verstrekken aan alle gebruikers, ongeacht hun locatie of missiestadium.

Een van de grootste obstakels voor buitenaardse missies is kosmische straling. De satellieten van de aarde worden gedeeltelijk beschermd tegen de zonnewind en kosmische straling door het magnetische veld van onze planeet. In het geval van maanlanders is deze bescherming veel zwakker. Hierdoor zijn elektronica, processoren en vooral atoomklokken zeer kwetsbaar voor kosmische straling, zonnevlammen en magnetische stormen op de zon.

"Zonder atoomklokken kan een navigatiesatelliet niet functioneren, dus moeten er meerdere van dergelijke klokken aan boord zijn (minstens twee) om voldoende reserve te garanderen. Kosmische straling was ook belangrijk. De maan heeft geen magnetisch veld, dus de elektronica aan boord wordt blootgesteld aan zonnestormen en -vlammen", lezen we in het persbericht. (PAP)

Russisch/ bar/