Slimme software leert maanrover zelf zoeken naar waterijs
Water op de maan. Het klinkt vreemd, maar diep in de bodem bij de zuidpool van de maan zit mogelijk waterijs verstopt. Dat water is goud waard voor toekomstige maanbewoners: het kan drinkwater leveren, en zelfs raketbrandstof. Maar hoe vind je dat ijs, zonder overal maar te gaan boren?
Een team van onderzoekers presenteert nu een slim computersysteem dat dit probleem oplost. Het systeem heet DewTwin-Coin en kan aan boord van een maanrover zelfstandig beslissen waar het de moeite waard is om te boren naar ijs, zonder dat er eerst een boor de grond in moet.
Waarom dit lastig is
Een maanrover kan niet zomaar alles doorsturen naar de aarde. Het duurt even voordat een signaal van de maan naar de aarde reist, en de bandbreedte (de hoeveelheid data die tegelijk verstuurd kan worden) is beperkt. Ook heeft een rover maar weinig stroom en geheugen aan boord. Daarom moet de rover zelf, ter plekke, slimme keuzes maken.
Boren is bovendien kostbaar. Elke keer dat een rover op de verkeerde plek boort, verspilt hij energie en tijd die hij niet zomaar terugkrijgt.
Twee simpele signalen als bewijs
De onderzoekers gebruikten een eenvoudige natuurkundige regel om te bepalen of ijs op een plek kan bestaan. Waterijs blijft alleen stabiel als de temperatuur onder de 110 kelvin ligt, dat is ongeveer 163 graden onder nul. Daarnaast moet de verhouding tussen waterstof en zuurstof in de bodem tussen 1,7 en 2,3 liggen. Die verhouding meet je met een techniek die met een laser de bodem verhit en het licht van de damp analyseert, laser-geïnduceerde doorbraakspectroscopie genoemd.
Op basis van die twee metingen, temperatuur en de waterstof-zuurstofverhouding, beslist het systeem razendsnel of een locatie kans maakt op waterijs.
Getest met echte maandata
Om te checken of het systeem werkt, gebruikten de onderzoekers echte gegevens van de Indiase Chandrayaan-3 missie. Ze voerden 3.165 metingen van de bodemsamenstelling in, samen met 387 temperatuurmetingen van het maanoppervlak. Op een gewone computer met 16 GB werkgeheugen, vergelijkbaar met een stevige laptop, verwerkte het systeem alle 3.165 locaties binnen 615 seconden, iets meer dan tien minuten.
De uitkomst: er waren geen sterke aanwijzingen voor waterijs op de onderzochte plek. Dat komt overeen met wat Chandrayaan-3 zelf op locatie had gemeten. Het systeem gaf dus geen valse meldingen van ijs waar geen ijs was.
Wat betekent dit (nog) niet: Dit is een eerste test van het systeem op één dataset, van één missie. Het betekent niet dat er definitief geen waterijs op de maan is, de test bevestigde alleen dat het systeem betrouwbaar meeging met wat Chandrayaan-3 al had waargenomen. Ook is het systeem nog niet daadwerkelijk aan boord van een rover getest tijdens een echte missie.
Toch is dit een belangrijke stap. Toekomstige maanmissies, en misschien ook missies naar andere planeten, kunnen zo'n systeem gebruiken om zelf ter plekke te bepalen waar boren zin heeft. Dat scheelt kostbare stroom en tijd, en voorkomt dat een rover onnodig gaat boren in gebieden die toch te warm zijn voor ijs.