Gevaarlijk rondwaaiend marsstof

Iets minder dan 50% van alle mars missies tot nu toe zijn mislukt. De dampkring van de planeet Mars, i.v.m. de aardse dampkring, is zo ijl dat je niet vroegtijdig met een parachute kunt afremmen. Het ruimteschip gaat met diverse kilometers per seconde naar Mars toe want anders duurt de reis langer dan een half jaar. Toch is het sturen van een satelliet naar de planeet Mars veel makkelijker dan het sturen van een raket met mensen.

Mensen naar Mars

Mensen hebben 11 liter water per dag nodig en 1½ kg voedsel per dag. Als eten en drinken niet voorradig is op Mars moet je dat van de Aarde meenemen. Daar heb je heel wat brandstof voor nodig. En die brandstof weegt wat en dus heb je ook voor die brandstof, brandstof nodig. Het sturen van bemande missies naar Mars tegen 2040 is een ‘gedurfd doel’, want vele andere factoren spelen ook een rol om mensen veilig op Mars te laten leven. Denk daarbij aan de reis van 6 maanden; het stralingsgevaar tijdens deze reis en de microzwaartekracht gedurende de reis. Het allerbelangrijkste gevaar voor mensen op Mars bestaat uit het regoliet (lees het zeer fijne zand) dat op deze planeet rondwaait. Net als maanregoliet zal stof op Mars zich hechten aan de ruimtepakken van astronauten en slijtage aan hun uitrusting veroorzaken. Het bevat echter ook schadelijke deeltjes die moeten worden verwijderd om verontreinigende woonmodules te voorkomen. De NASA heeft al ervaring met het stof op de Maan. Op Mars is het erger. Dit stof bevat ook giftige en kankerverwekkende deeltjes.

Ruimtepakken schoonmaken

In een recent onderzoek heeft een team van lucht- en ruimtevaartingenieurs een nieuw elektrostatisch systeem getest voor het verwijderen van Martiaanse regoliet uit ruimtepakken, dat potentieel schadelijk stof met een efficiëntie tot 98% zou kunnen verwijderen. Het nieuwe systeem is ontworpen door Benjamin M. Griggs en Lucinda Berthoud, respectievelijk een masterstudent engineering en hoogleraar Space Systems Engineering bij de afdeling Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek van de Universiteit van Bristol (UK). Zoals ze uitleggen, maakt het door hen voorgestelde Electrostatic Removal System (ERS) gebruik van het fenomeen diëlektroforese (DEP) om Marsstof uit de stoffen van ruimtepakken te verwijderen. Dit concept is al met succes onderzocht, hoewel het door zijn aard de integriteit van de buitenste laag van het ruimtepak in gevaar brengt. De technologie vereist daarom verfijning voordat deze kan worden toegepast op toekomstige Mars-missies.

Net als zijn tegenhanger op de Maan wordt verwacht dat de Martiaanse regoliet elektrostatisch geladen is als gevolg van blootstelling aan kosmische straling. Maar op Mars is er ook de bijdrage van stofduivels en stormen, waarvan bekend is dat ze elektrostatische ontladingen (ook wel bliksem genoemd) veroorzaken. Tijdens de Apollo-missies rapporteerden astronauten hoe de maanregolieten zich aan hun pakken zouden hechten. Eenmaal binnen in de woonunit bleef het op dezelfde manier aan alles plakken en kwam het in hun ogen en longen terecht, wat irritatie en ademhalingsproblemen veroorzaakte.

De NASA onderzoekt ook verschillende methoden om te voorkomen dat regoliet in woonmodules terechtkomt, waaronder coatingtechnologie voor ruimtepakken en elektronenstralen om deze schoon te maken. Over een jaar of 3 gaan er weer astronauten via het Artemis-programma (III) terug naar de Maan.

Toekomstige verbeteringen

De DEP-technologie biedt een geschikt alternatief voor de mechanische methoden van stof verwijdering gebruikt bij de korte Apollo-missies (borstelen en stofzuigen), die vanwege hun schurende werking op de ruimtepakken ongeschikt zijn voor langere Mars-missies. Het is daarom ook een veelbelovende technologie voor stofverwijdering in andere toepassingen zoals stofverwijdering van zonnepanelen of optische apparaten, die essentieel zullen zijn bij toekomstige Mars-missies.

Robert de Jong