Het Amerikaanse ruimtevaartagentschap NASA heeft via zijn Institute for Advanced Concepts (NIAC) financiering toegekend aan een nieuw missieconcept dat meerdere locaties in het zonnestelsel op afstand moet kunnen analyseren op bruikbare grondstoffen. Het voorstel, genaamd 'Interworld Slingshot', wordt geleid door Dr. Pablo Sobron Sanchez van het SETI Institute en combineert geavanceerde spectroscopie met een slim gebruik van zwaartekrachtmanoeuvres, zo meldt universetoday.com.
Efficiënter zoeken naar grondstoffen
De achterliggende gedachte is dat In-situ Resource Utilization (ISRU) – het gebruik van lokaal aanwezige materialen – cruciaal zal zijn voor elke menselijke expansie door het zonnestelsel. De eerste uitdaging daarbij is echter het vinden van die grondstoffen. Tot nu toe betekende dat doorgaans het sturen van een speciale sonde naar een planetoïde of een interessante plek op de maan, om daar een monster te nemen en dat te analyseren. Die aanpak is volgens het artikel echter bijzonder kostbaar, zeker wanneer elke veelbelovende locatie afzonderlijk bezocht zou moeten worden.
Het nieuwe concept wil dat anders aanpakken: één relatief klein ruimtevaartuig zou meerdere ISRU-locaties kunnen aandoen en hun samenstelling van tientallen kilometers afstand kunnen bepalen.
Raman-spectroscopie als basis
De technologie die dit mogelijk moet maken is Raman-spectroscopie. Wanneer een materiaal met een laser wordt beschoten, kaatst het grootste deel van het licht terug op exact dezelfde golflengte. Een zeer klein deel van het licht interageert echter met de moleculaire bindingen van het materiaal, waardoor de energie verschuift op een manier die herkenbaar is voor de juiste software-algoritmes. Door dat verschoven licht te lezen, kunnen wetenschappers een 'moleculaire vingerafdruk' krijgen van de mineralen in het materiaal.
De techniek is al eerder in de ruimte gebruikt. De Marsrover Perseverance beschikt over twee instrumenten – SuperCam en SHERLOC – die materialen in het Martiaanse gesteente kunnen identificeren. De rover moet daarvoor echter vrijwel direct bovenop de rotsen staan om een nauwkeurige meting te krijgen. Het NIAC-voorstel wil hetzelfde doen vanaf een afstand van 30 tot 50 kilometer, terwijl het ruimtevaartuig met interplanetaire snelheden reist.
Missiearchitectuur
Het Interworld Slingshot-voorstel is meer dan alleen een verfijnd instrument; het omvat een volledige missiearchitectuur. Het ruimtevaartuig zou ongeveer 300 kilogram wegen, wat grofweg overeenkomt met de afmetingen van een huishoudelijke koelkast wanneer het is opgevouwen. Daarmee past het binnen de 'Discovery'-klasse van NASA-missies. Het vaartuig zou worden aangedreven door zonnepanelen en een efficiënt Solar Electric Propulsion (SEP)-systeem, beide geoptimaliseerd om binnen het gewichtsbudget van 300 kilogram te passen.
De naam van de missie verwijst naar een belangrijk principe uit de orbital dynamics: een 'slingshot' of zwaartekrachtmanoeuvre, waarbij een sonde de zwaartekracht van een ander hemellichaam gebruikt om snelheid te winnen of van koers te veranderen. Op die manier kan één ruimtevaartuig efficiënt meerdere doelen bezoeken zonder voor elk doel een aparte missie te hoeven lanceren.
Toekomstperspectief
Het concept bevindt zich nog in een vroege fase; NIAC-subsidies zijn bedoeld om innovatieve, soms vergezochte ideeën te onderzoeken voordat ze eventueel worden ontwikkeld tot concrete missies. NASA zelf benadrukt op zijn nasa.gov het belang van verkenning van het zonnestelsel en de ontwikkeling van technologieën die menselijke aanwezigheid verder de ruimte in mogelijk maken. Het agentschap werkt onder meer aan de Artemis-missies en de ontwikkeling van maaninfrastructuur, waarbij het vinden van lokale grondstoffen zoals waterijs een belangrijke rol speelt.
De Amerikaanse overheid beschrijft NASA als het agentschap dat "het zonnestelsel en het universum onderzoekt", aldus de usa.gov. Het Interworld Slingshot-concept zou, mocht het ooit worden uitgevoerd, een belangrijke stap kunnen zijn in het efficiënter in kaart brengen van de grondstoffen die nodig zijn voor langdurige menselijke aanwezigheid buiten de aarde.
Of het concept daadwerkelijk een vlucht zal nemen, hangt af van verdere haalbaarheidsstudies en financiering. Vooralsnog biedt het een blik op hoe toekomstige verkenning van het zonnestelsel eruit zou kunnen zien: niet met dure, gespecialiseerde sondes voor elke bestemming, maar met één slim ontworpen ruimtevaartuig dat meerdere locaties bezoekt en vanaf grote afstand analyseert.