Ruimte

Vuilnisbelt maan: onze naaste buur ligt bezaaid met rommel

In de afgelopen 65 jaar heeft de mens in totaal ruim 200.000 kilogram aan afval achtergelaten op de maan. De komende jaren komt daar nog veel meer bij. Wordt de maan de vuilnisbelt van de ruimtevaart?

Dit is een artikel van:
Eos Wetenschap

Beeld: NASA

Het moet een geweldige klap zijn geweest, op 4 maart 2022. Een volledig stille klap overigens, want de maan heeft geen dampkring waarin geluidsgolven zich kunnen voortplanten. In de buurt van de krater Hertzsprung, aan de achterzijde van de maan, stortte een afgedankte rakettrap van een paar duizend kilogram neer met een snelheid van 10.000 kilometer per uur. Bij de inslag is het gevaarte wellicht volledig in stukken uiteengespat. Er moet een krater zijn geslagen van 10 tot 30 meter groot.

De herkomst van de rakettrap is officieel nog steeds niet opgehelderd, maar het gaat zo goed als zeker om de derde trap van een Chinese Lange Mars 3C-raket, waarmee in oktober 2014 de experimentele ruimtesonde Chang’e 5-T1 gelanceerd werd.

Saillant detail: die derde trap voerde ook de kleine Manfred Memorial Moon Mission met zich mee – een kleine radiozender, gebouwd door het Luxemburgse bedrijf LuxSpace. Met de crash van de rakettrap is Luxemburg daarmee het achtste land in de geschiedenis dat de maan heeft bereikt.

'De vervuiling van de maan moet op de agenda komen, zeker nu er ook bemenste missies in aantocht zijn'

Tot 13 september 1959 was de maan een ongerept hemellichaam. Toegegeven, in de loop van miljarden jaren is ze zwaar gehavend door talloze kosmische inslagen van meteorieten en planetoïden. Op grote delen van de maan liggen de kraters schouder aan schouder. Maar door mensen gemaakte objecten waren er niet te vinden.

Daar kwam verandering in met de crash van de Russische Loena 2. Sindsdien zijn er vele tientallen kunstmatige voorwerpen op de maan terechtgekomen, van ruimtesondes, rakettrappen en Apollo-maanlanders tot robotwagentjes, Amerikaanse vlaggen en zelfs een klein Belgisch beeldhouwwerkje.

Inmiddels staan er tal van nieuwe onbemande maanmissies op het programma. Van ruimtevaartnaties als de Verenigde Staten, China, Japan, India, Israël en Rusland, maar ook van commerciële ruimtevaartbedrijven. Bovendien werkt NASA aan het Artemis-programma, dat in de tweede helft van dit decennium opnieuw mensen naar de maan zal brengen.

De hoeveelheid menselijk afval op onze naaste buur in het heelal zal de komende tijd dus fors toenemen. Van regelgeving is tot nu toe echter nauwelijks sprake, aldus de Leidse hoogleraar ruimterecht Tanja Masson. ‘De vervuiling van de maan en van andere hemellichamen moet op de agenda komen’, zegt ze, ‘zeker nu er ook bemenste missies in aantocht zijn.’

Credit: Tamzak

Harde en zachte landingen

Het was geen ongeluk dat de Russische maansonde Loena 2 bijna 63 jaar geleden te pletter sloeg. Het ging om een geplande ‘harde’ landing, zoals dit soort inslagen eufemistisch genoemd wordt in de ruimtevaart. Het doel was vooral de Amerikanen de loef af te steken: de voormalige Sovjet-Unie slaagde er als eerste in een ander hemellichaam te bereiken.

Een zachte landing was natuurlijk nog mooier geweest, maar dat is een heel stuk moeilijker. De maan heeft geen dampkring, parachutes werken er dus niet. Voor een gecontroleerde afdaling naar het oppervlak ben je volledig aangewezen op raketmotoren.

Samen met de 390 kilogram zware Loena 2 sloeg trouwens ook de bovenste rakettrap van de zware Vostok-raket (ruim 9.000 kilogram) in op de maan, niet ver van de maankrater Archimedes. NASA had in 1962 dan weer de primeur van de eerste (harde) landing op de onzichtbare achterzijde van de maan met zijn ruimtesonde Ranger 4.

De Amerikaanse Rangers bleven tot vlak voor de inslag op het maanoppervlak steeds gedetailleerdere foto’s naar de aarde doorsturen – vooral de opnames van de Ranger 9 in 1965 waren spectaculair.

De eerste foto vanaf het maanoppervlak, gemaakt door Loena 9. Credit: NASA

Intussen probeerden de Sovjets driemaal tevergeefs een zachte landing uit te voeren. Dat lukte pas op 3 februari 1966, toen de Loena 9 afdaalde naar de uitgestrekte Oceaan der Stormen, een gigantische gestolde lavavlakte op het westelijk halfrond van de maan. Toen ontvingen we voor het eerst een foto vanaf het oppervlak van een ander hemellichaam.

In de drie daaropvolgende jaren volgden nog tal van mislukte en geslaagde pogingen, zowel van Sovjet-zijde (vier crashes en één geslaagde zachte landing) als van NASA. Die was zich met man en macht aan het voorbereiden op het bemande Apollo-programma. Van de zeven Surveyor-sondes wisten er vijf intact het maanoppervlak te bereiken.

De eerste Amerikaanse zachte landing was van de Surveyor 1. Die vond plaats op 2 juni 1966, slechts vier maanden na de Russische Loena 9. Daarnaast brachten vijf Lunar Orbiter-ruimtesondes de maan gedetailleerd in kaart vanuit een lage omloopbaan. NASA liet ze na afloop van hun missie alle vijf te pletter slaan op de maan, zodat ze geen gevaar zouden opleveren voor de latere Apollo-vluchten.

Mensen op de maan

Met zijn ‘kleine stap voor een mens, maar een reuzensprong voor de mensheid’ luidde astronaut Neil Armstrong in de nacht van 20 op 21 juli 1969 een compleet nieuwe fase in de exploratie van de maan in. Voor het eerst liepen er mensen rond op een ander hemellichaam dan de aarde. Maar er was dus al heel wat aan voorafgegaan: vóór de landing van de maanlander Eagle van de Apollo 11 waren in totaal 23 harde en zeven zachte onbemande landingen uitgevoerd. Er was bijna 29.000 kilogram aards materiaal op de maan afgeleverd. Anderhalf jaar later was dat al twee keer zo veel.

De grote, zware maanlanders van de zes geslaagde Apollo-missies bestonden uit twee gedeeltes. Het onderste deel, met de karakteristieke spinachtige poten, bleef op de maan staan. In het bovenste deel (de zogeheten stijgtrap) keerden de astronauten terug naar hun ruimteschip dat in een baan om de maan cirkelde. Maar nadat ze waren overgestapt in de commandomodule, werd die stijgtrap afgestoten. Korte tijd later sloeg die op het maanoppervlak te pletter.

Daarnaast voerden de drie laatste bemande missies - Apollo 15, 16 en 17 - een maanauto met zich mee. Die zogeheten ‘Moon Buggy’ bleef ook op het oppervlak achter. En natuurlijk waren er de vlaggen, de seismometers voor het registreren van maanbevingen en de radarreflectors waarmee vanaf de aarde de afstand tot de maan heel nauwkeurig gemeten kon worden.

Ook niet te vergeten: de talloze kleinere voorwerpen, waaronder het 9 centimeter grote aluminium beeldje Fallen Astronaut van de Belgische kunstenaar Paul van Hoeydonck, meegenomen door de bemanning van de Apollo 15.

Apollo 12- astronaut Pete Conrad bij de onbemenst Amerikaanse Surveyor 3, die tweeënhalf jaar eerder een zachte landing op de maan maakte. Credit: NASA

Het staat en ligt er allemaal nog – vrijwel onaangetast omdat er op de maan geen water- of winderosie voorkomt. Alleen de vlaggen zullen sterk zijn verweerd door de extreme temperatuurverschillen op de maan en de energierijke ultraviolette straling van de zon. Bovendien is de vlag van de Apollo 11 omvergeblazen door de uitlaatgassen van de stijgtrap van de maanlander Eagle.

De zes Apollo-landingsplaatsen zijn overigens stuk voor stuk gedetailleerd in beeld gebracht door de Amerikaanse Lunar Reconnaissance Orbiter, die sinds de zomer van 2009 in een baan om de maan draait en nog steeds actief is. Op de foto’s zijn zelfs de brede sporen te zien die de astronauten tijdens hun wandelingen in het maanstof hebben achtergelaten.

Mark McCaughrean, de senior science advisor van de Europese ruimtevaartorganisatie ESA, spreekt trouwens liever niet over ‘afval’ of ‘ruimteschroot’. Zeker niet als het gaat om de onbemande Loena- en Surveyor-toestellen en de maanlanders van de zes Apollo-missies. ‘Het is hardware met een grote historische betekenis’, zegt hij. ‘Die artefacten moeten we beschermen en bewaren voor de toekomst. Ze hebben een belangrijke rol gespeeld in de vroege verkenning van ons zonnestelsel.’

Wat McCaughrean betreft is er eerder sprake van wetenschappelijk en cultureel erfgoed. Daar moeten we zuinig mee omspringen, net zoals met de blokhut die de Britse poolreiziger Robert Scott in 1911 bouwde aan de kust van Antarctica, voordat hij aan zijn lange tocht naar de geografische Zuidpool begon.

Het beeldje Fallen Astronaut van Paul van Hoeydonck, met een kleine plaquette ter nagedachtenis van omgekomen Amerikaanse en Russische astronauten. Credit: NASA

Laatste rustplaats

Apollo 17 verliet de maan in december 1972. Eind dit jaar is het dus vijftig jaar geleden dat er voor het laatst mensen rondliepen op het hemellichaam. De Sovjet-Unie voerde nog enkele geslaagde zachte landingen uit met onbemande Loena-landers en Loenochod-maanwagens, en slaagde er zelfs in om bodemmonsters van de maan terug te brengen naar de aarde. Maar na augustus 1976 bleef het lange tijd stil op onze naaste kosmische buur.

De maanrace, een exponent van de Koude Oorlog, was gewonnen door het Westen. De wetenschappelijke belangstelling van de twee grote ruimtevaartmogendheden richtte zich steeds meer op de planeten.

Pas in april 1993 crashte er weer een ruimtesonde op de maan: de Japanse maanverkenner Hiten. Het was voor het eerst dat de maan bezoek kreeg van een ander land dan de Verenigde Staten of de (voormalige) Sovjet-Unie. Japan lanceerde in 2007 ook de Kaguya-satelliet, die twee jaar later, na zijn succesvolle onderzoeksmissie, ook op het oppervlak te pletter sloeg.

Close-up van de bodem van de maankrater Alphonsus, vlak voor de inslag van de onbemande Amerikaanse ruimtesonde Ranger 9. Credit: NASA

De Kaguya-crash kwam een jaar na de harde landing van de Indiase sonde Chandrayaan-1 en slechts een paar maanden na de crash van de Chinese Chang’e 1, die net als Kaguya de topografie van het maanoppervlak gedetailleerd in beeld had gebracht. In 2006 had ook de Europese maanverkenner SMART-1 al een laatste rustplaats op de maan gevonden. De verkenning – en de ‘vervuiling’ – van de maan was een internationale aangelegenheid geworden.

Terwijl de meeste harde landingen in het verleden altijd min of meer in de buurt van de maanevenaar plaatsvonden, kregen wetenschappers eind vorige eeuw steeds meer belangstelling voor de poolgebieden. Nabij de zuidpool van de maan liggen enkele diepe kraters waarvan de bodem permanent in de schaduw ligt. Astronomen hadden aanwijzingen gevonden dat zich daar weleens ijs zou kunnen bevinden.

Om daar meer onderzoek naar te doen, bracht NASA begin 1998 de Lunar Prospector in een polaire baan om de maan. Anderhalf jaar later, op 31 juli 1999, maakte de ruimtesonde een geplande harde landing op de donkere bodem van de 51 kilometer grote poolkrater Shoemaker.

Overtuigende bewijzen voor de aanwezigheid van ijs op de kraterbodem zijn er niet gevonden, maar Shoemaker is wel de eerste buitenaardse begraafplaats geworden: Lunar Prospector had een capsule aan boord met daarin een deel van de gecremeerde resten van geoloog en maandeskundige Eugene Shoemaker (1928-1997), naar wie de krater is vernoemd. Overigens voerde de Amerikaanse LCROSS-missie (Lunar Crater Observation and Sensing Satellite) in 2009 vergelijkbare metingen uit. Die waren eveneens zonder veel succes: LCROSS stortte neer in de zuidpoolkrater Cabeus.

Panoramafoto van de maan, gemaakt door de Chinese lander Chang’e 3. Ook het kleine maanwagentje Yutu is goed zichtbaar. Credit: CNSA

Ruimterecht

In de laatste tien jaar is de hoeveelheid ‘ruimteschroot’ op de maan weer flink toegenomen. De Amerikaanse ruimtesondes GRAIL en LADEE crashten respectievelijk in 2012 en 2014, na geslaagde wetenschappelijke missies.

In 2019 was het helemaal raak. In een periode van vijf maanden sloegen drie toestellen te pletter: de onfortuinlijke Israëlische maanlander Beresheet, de Chinese microsatelliet Longjiang-2 en de Indiase ruimtesonde Chandrayaan-2, met de Vikram-lander en het maanwagentje Pragyan aan boord. Dat laatste ging verloren als gevolg van een softwarefout.

Succes was er vooral voor het Chinese Chang’e-programma, met drie geslaagde landingen, inclusief twee robotwagentjes. Chang’e 4 was de eerste ruimtesonde die een zachte landing maakte op de achterzijde van de maan; Chang’e 5 bracht eind 2020 zelfs ruim 1.700 kilogram maanmateriaal terug naar de aarde – de eerste sample return sinds de missie van de Russische Loena 24 in 1976.

Later dit jaar en in de komende jaren staat een groot aantal nieuwe maanvluchten op het programma, zowel van verschillende ruimtevaartnaties als van commerciële partijen. NASA hoopt in 2025 of 2026 weer mensen naar de maan te sturen, als onderdeel van het ambitieuze Artemis-programma. Daar zal in elk geval één vrouwelijke astronaut aan deelnemen – opnieuw een primeur in de ruimtevaartgeschiedenis.

Ondanks al die nieuwe activiteit op wat ooit een ‘maagdelijk’ hemellichaam was, zijn er volgens ruimterechtdeskundige Tanja Zwaan ‘nog geen harde regels over maanvervuiling’. Weliswaar is in het Internationale Maanverdrag vastgelegd dat bij het onderzoek en gebruik van de maan maatregelen genomen moeten worden ‘ter voorkoming van verstoring van het bestaande evenwicht in het milieu’. Onder ‘verstoring’ verstaat het verdrag dat de mens nadelige veranderingen veroorzaakt in het maanmilieu.

Opname van de landingsplaats van de Apollo 15-maanlander. De sporen van de maanwagen zijn duidelijk te zien. Credit: NASA Goddard/Arizona State University

Volgens Zwaan zijn er slechts achttien landen partij. Daar zitten de Verenigde Staten en China niet bij. De impact van het Maanverdrag kan dus niet bijzonder groot zijn.

Daarnaast bestaan er enkele niet-bindende richtlijnen over het duurzaam gebruik van de ruimte. Maar erg veel stelt het niet voor. Zo heeft de The Hague International Space Resources Governance Working Group, mede opgericht door Zwaan, verschillende ‘bouwstenen’ opgesteld, waarvan er één betrekking heeft op ‘schadelijke vervuiling van hemellichamen’. Delen van deze building blocks zijn ook terug te vinden in de zogeheten Artemis Accords van NASA, aldus Zwaan. Verder zet de ngo For All Moonkind zich in voor de bescherming van cultureel erfgoed op de maan – iets waar ook ESA-wetenschapper Mark McCaughrean de nadruk op legt.

McCaughrean is vooral bezorgd over de bescherming van de vele landingsplaatsen op de maan. ‘We moeten ervoor zorgen dat deze locaties, de hardware en zelfs de voetafdrukken van de astronauten niet ten prooi vallen aan mensen of robots van andere landen of van private ruimtevaartbedrijven. Zulke artefacten mogen niet terug worden gebracht voor verkoop op aarde’, zegt hij. Volgens McCaughrean wordt er inmiddels door verschillende partijen volop over deze kwesties gediscussieerd.

Voorlopig zal er geen einde komen aan de groei van het aantal kunstmatige voorwerpen op de maan. Zeker niet wanneer er in de toekomst ooit sprake zal zijn van grote wetenschappelijke experimenten (zie ook ‘De maan als lab’, Eos nr. 5, 2022), of van commerciële activiteiten als mijnbouw of toerisme.

Wat op 13 september 1959 in gang is gezet met de crash van Loena 2, laat zich vermoedelijk nooit meer tot stilstand brengen. De enige schrale troost: op de maan leeft niets, dus van biologische schade is geen sprake. ‘Ja, een neerstortende raket veroorzaakt lokaal de nodige rommel,’ aldus McCaughrean, ‘maar waarschijnlijk niet meer dan de talloze meteorieten en brokstukken van planetoïden die voortdurend ongehinderd op de maan terechtkomen.’

Illustratie van een toekomstige bemenste maanvlucht binnen het Amerikaanse Artemis-programma. Credit: NASA

Wat gebeurt er met ruimteafval?

Lees hier het antwoord