De Google Lunar X PRIZE: de vooravond van een nieuwe gold rush?
Introductie
Prijsvragen hebben sinds de renaissance gezorgd voor een versnelling van het innovatieproces in de maatschappij. In 1714 loofde de Britse overheid al een prijs uit voor het 'Lengtegraad probleem'. Het ontbreken van kennis van de lengtegraad tijdens de navigatie op open zee destijds, leidde vaak tot tragedies tijdens transatlantische zeereizen. De prijsvraag leidde tot een groot aantal technische oplossingen. De belangrijkste 'spin-off' van de prijs waren nauwkeurige chronometers die vervolgens breed in de maatschappij werden toegepast. Een in het oog springende prijs uit de vorige eeuw was de Orteig Prize die, in 1927, 25.000 dollar uitkeerde aan Charles Lindbergh, die met zijn 'Spirit of Saint Louis' een non-stop Atlantische overtocht wist te maken. Charles Lindbergh had niet kunnen vermoeden dat zijn prestatie uiteindelijk zou leiden tot de verkeersvliegtuigen van vandaag, die vrijwel alle plaatsen op Aarde met elkaar verbinden.
De Amerikaanse X PRIZE foundation, die in 1996 door entrepeneur Peter Diamandis werd opgericht, is sterk geinspireerd door bovengenoemde prijsprijzen en heeft hier nu een heel arsenaal van opgebouwd. De Archon X PRIZE voor genetica bedraagt 10 miljoen dollar voor de partij die in staat is een apparaat te ontwikkelen dat 100 menselijke genomen kan karakteriseren binnen 10 dagen tijd, met een kostenplaatje van $10.000 per genoom. Eenzelfde prijzengeld is voor de Automotive X PRIZE beschikbaar voor de partij die een auto kan produceren die 1 op 43 kan rijden. Reeds in 2004 werd de eerste X PRIZE daadwerkelijk uitgeloofd. Dit betrof de Ansari X PRIZE for Suborbital Flight. Scaled Composites was de winnaar van een wedstrijd waarbij binnen 2 weken tijd, een hoogte van 100 km boven het aardoppervlak zou moeten worden bereikt, met herbruikbare hardware. SpaceShipOne, het futuristische raketvliegtuigje dat werd gelanceerd vanonder het breedgevleugelde moederschip ‘the White Knight’ maakte historie op 29 september 2004. Piloot Mike Melville bereikte voor de tweede keer binnen 2 weken een hoogte van 100 km en kon toen de Ansari X PRIZE for Suborbital Flight, ter waarde van 10 miljoen dollar, in zijn zak steken. Vernoemenswaardig is natuurlijk wel dat een veelvoud van dit bedrag vooraf is gespendeerd, bijvoorbeeld door Microsoft medeoprichter Paul Allen, in de ontwikkeling van het raketvliegtuig. Desalniettemin zorgde dit er wel voor dat Richard Branson, de excentrieke miljairdair achter het Virgin consortium, de rechten voor het raketvliegtuig opkocht en met de opvolger SpaceShipTwo de markt voor ruimtetoerisme aan het betreden is.
Prijsvragen hebben sinds de renaissance gezorgd voor een versnelling van het innovatieproces in de maatschappij. In 1714 loofde de Britse overheid al een prijs uit voor het 'Lengtegraad probleem'. Het ontbreken van kennis van de lengtegraad tijdens de navigatie op open zee destijds, leidde vaak tot tragedies tijdens transatlantische zeereizen. De prijsvraag leidde tot een groot aantal technische oplossingen. De belangrijkste 'spin-off' van de prijs waren nauwkeurige chronometers die vervolgens breed in de maatschappij werden toegepast. Een in het oog springende prijs uit de vorige eeuw was de Orteig Prize die, in 1927, 25.000 dollar uitkeerde aan Charles Lindbergh, die met zijn 'Spirit of Saint Louis' een non-stop Atlantische overtocht wist te maken. Charles Lindbergh had niet kunnen vermoeden dat zijn prestatie uiteindelijk zou leiden tot de verkeersvliegtuigen van vandaag, die vrijwel alle plaatsen op Aarde met elkaar verbinden.
De Amerikaanse X PRIZE foundation, die in 1996 door entrepeneur Peter Diamandis werd opgericht, is sterk geinspireerd door bovengenoemde prijsprijzen en heeft hier nu een heel arsenaal van opgebouwd. De Archon X PRIZE voor genetica bedraagt 10 miljoen dollar voor de partij die in staat is een apparaat te ontwikkelen dat 100 menselijke genomen kan karakteriseren binnen 10 dagen tijd, met een kostenplaatje van $10.000 per genoom. Eenzelfde prijzengeld is voor de Automotive X PRIZE beschikbaar voor de partij die een auto kan produceren die 1 op 43 kan rijden. Reeds in 2004 werd de eerste X PRIZE daadwerkelijk uitgeloofd. Dit betrof de Ansari X PRIZE for Suborbital Flight. Scaled Composites was de winnaar van een wedstrijd waarbij binnen 2 weken tijd, een hoogte van 100 km boven het aardoppervlak zou moeten worden bereikt, met herbruikbare hardware. SpaceShipOne, het futuristische raketvliegtuigje dat werd gelanceerd vanonder het breedgevleugelde moederschip ‘the White Knight’ maakte historie op 29 september 2004. Piloot Mike Melville bereikte voor de tweede keer binnen 2 weken een hoogte van 100 km en kon toen de Ansari X PRIZE for Suborbital Flight, ter waarde van 10 miljoen dollar, in zijn zak steken. Vernoemenswaardig is natuurlijk wel dat een veelvoud van dit bedrag vooraf is gespendeerd, bijvoorbeeld door Microsoft medeoprichter Paul Allen, in de ontwikkeling van het raketvliegtuig. Desalniettemin zorgde dit er wel voor dat Richard Branson, de excentrieke miljairdair achter het Virgin consortium, de rechten voor het raketvliegtuig opkocht en met de opvolger SpaceShipTwo de markt voor ruimtetoerisme aan het betreden is.
De Google Lunar X PRIZE (GLXP)
Met het ruimtevaartsucces van de Ansari X PRIZE for Suborbital Flight nog fris in het geheugen wist Peter Diamandis de oprichters van de internet zoekmachine Google te inspireren om de volgende stap in de ruimte te sponsoren, een wedstrijd naar het oppervlak van de Maan. Multimiljardairs Sergey Brin en Larry Page, allebei liefhebbers van ruimtevaart en wetenschap, stapten daar gelijk in en maakten de Google Lunar X PRIZE wereldkundig op 13 september 2007. Allebei geboren in 1973, hadden zij nooit de apotheose van de koude oorlog wedstrijd meegemaakt tussen grootmachten Verenigde Staten en de Sovjet Unie, namelijk de Apollo maanlandingen. Zij wilden dit wel eens herbeleven, maar dit keer in HD kwaliteit.
De Google Lunar X PRIZE heeft een prijzenpakket van in totaal 30 miljoen dollar. 20 miljoen dollar voor de partij die in staat zal zijn voor het eind van 2012 te landen op de Maan, 500 mtr af te leggen op het oppervlak en van deze reis HD kwaliteit beelden terug naar Aarde te sturen. Extra bonusprijzen met een totale waarde van in totaal 5 miljoen dollar zijn beschikbaar als men in staat is 5 km af te leggen ipv 500 meter, water aan het oppervlak van de Maan te detecteren, Apollo artefacten te fotograferen en de ijzig koude Maannacht (met een lengte van 14 Aardse dagen) weten te overleven. 5 miljoen dollar is beschikbaar voor het team dat als 2de de Maan bereikt.
Ondanks het significante inschrijfgeld van 10.000 dollar, dat inmiddels is verhoogd tot 20.000 dollar, hebben zich reeds 22 teams aangemeld die willen meedingen voor het prijzengeld van de Google Lunar X PRIZE. De belangrijkste uitdaging voor alle teams is het rondkrijgen van het financiele plaatje, zeker in het huidige tijdsgewricht van geldkrapte voor nieuwe en risicovolle ondernemingen. Een groffe inschatting is dat het ergens tussen de 50 en 100 miljoen dollar kost aan hardware ontwikkeling om op het oppervlak van de Maan te geraken dus voor de hoofdprijs van 20 miljoen dollar moeten de teams het in eerste instantie niet doen. Iets dat natuurlijk op de achtergrond speelt is de behoorlijke media impact die deze wedstrijd potentieel kan hebben. De Ansari X PRIZE for suborbital flight heeft dat reeds bewezen. In de Verenigde Staten stond qua aantal mediahits de vluchten van SpaceShipOne op de 2de plaats, vlak achter de gevangenneming van de Iraakse dictator Sadam Hoessein, datzelfde jaar. De Google Lunar X PRIZE zal dergelijke aantallen media hits ongetwijfeld gaan overtreffen.
Met het ruimtevaartsucces van de Ansari X PRIZE for Suborbital Flight nog fris in het geheugen wist Peter Diamandis de oprichters van de internet zoekmachine Google te inspireren om de volgende stap in de ruimte te sponsoren, een wedstrijd naar het oppervlak van de Maan. Multimiljardairs Sergey Brin en Larry Page, allebei liefhebbers van ruimtevaart en wetenschap, stapten daar gelijk in en maakten de Google Lunar X PRIZE wereldkundig op 13 september 2007. Allebei geboren in 1973, hadden zij nooit de apotheose van de koude oorlog wedstrijd meegemaakt tussen grootmachten Verenigde Staten en de Sovjet Unie, namelijk de Apollo maanlandingen. Zij wilden dit wel eens herbeleven, maar dit keer in HD kwaliteit.
De Google Lunar X PRIZE heeft een prijzenpakket van in totaal 30 miljoen dollar. 20 miljoen dollar voor de partij die in staat zal zijn voor het eind van 2012 te landen op de Maan, 500 mtr af te leggen op het oppervlak en van deze reis HD kwaliteit beelden terug naar Aarde te sturen. Extra bonusprijzen met een totale waarde van in totaal 5 miljoen dollar zijn beschikbaar als men in staat is 5 km af te leggen ipv 500 meter, water aan het oppervlak van de Maan te detecteren, Apollo artefacten te fotograferen en de ijzig koude Maannacht (met een lengte van 14 Aardse dagen) weten te overleven. 5 miljoen dollar is beschikbaar voor het team dat als 2de de Maan bereikt.
Ondanks het significante inschrijfgeld van 10.000 dollar, dat inmiddels is verhoogd tot 20.000 dollar, hebben zich reeds 22 teams aangemeld die willen meedingen voor het prijzengeld van de Google Lunar X PRIZE. De belangrijkste uitdaging voor alle teams is het rondkrijgen van het financiele plaatje, zeker in het huidige tijdsgewricht van geldkrapte voor nieuwe en risicovolle ondernemingen. Een groffe inschatting is dat het ergens tussen de 50 en 100 miljoen dollar kost aan hardware ontwikkeling om op het oppervlak van de Maan te geraken dus voor de hoofdprijs van 20 miljoen dollar moeten de teams het in eerste instantie niet doen. Iets dat natuurlijk op de achtergrond speelt is de behoorlijke media impact die deze wedstrijd potentieel kan hebben. De Ansari X PRIZE for suborbital flight heeft dat reeds bewezen. In de Verenigde Staten stond qua aantal mediahits de vluchten van SpaceShipOne op de 2de plaats, vlak achter de gevangenneming van de Iraakse dictator Sadam Hoessein, datzelfde jaar. De Google Lunar X PRIZE zal dergelijke aantallen media hits ongetwijfeld gaan overtreffen.
De Maan als maatschappelijke oplossing
Een meer fundamentele reden om mee te dingen naar het prijzengeld van de Google Lunar X PRIZE is dat in een verre toekomstvisie de Maan van ultiem belang kan zijn voor welvaart op de Aarde, en derhalve een economisch belang vertegenwoordigt.
Het grote probleem van de huidige tijd is de groeiende energievraag van een groeiende wereldbevolking. Eindige hoeveelheden (economische rendabele) fossiele brandstoffen in combinatie met onzekerheden over het klimaat en gerelateerde zeespiegelstijgingen leiden reeds nu al tot conflicten op wereldschaal, en dit zal zonder structurele oplossingen alleen nog maar toenemen. Een vraagstuk dat nu nog niet zo speelt maar zonder twijfel een nog hardnekkiger probleem gaat worden is de opdoemende materiaalschaarste. Een groot deel van de technologische ontwikkeling en het welvaartspeil van de maatschappij is afhankelijk van de beschikbaarheid van steeds schaarser wordende metalen als gallium, indium, neodymium, zeldzame aardmetalen en edelmetalen uit de Platina groep. Overigens zijn het energievraagstuk en de materiaalschaarste ook weer sterk gekoppeld. Als de makkelijk bereikbare bronnen van materialen straks zijn uitgeput, zal het significant meer energie kosten om nieuwe, minder goed bereikbare bronnen te ontginnen. Daarmee zullen zowel de materiaalprijzen als de energieprijs stijgen
Voor zowel het energievraagstuk als de materiaalschaarste biedt de Maan een mogelijke uitkomst op de langere termijn.
Space Based Solar Power
Space Based Solar Power (SBSP) is een concept uit 1968 van de Amerikaanse ruimtevaartingenieur Peter Glaser. Hierbij wordt energie van zonlicht, via zonnepanelen op geostationaire hoogte van 36.000 km, omgezet in gefocuseerde electromagnetische straling. Deze electromagnetische straling wordt vervolgens gericht op grondstations op Aarde welke deze energie omzetten in bruikbare electriciteit voor gebruik op Aarde. Het voordeel van SBSP is dat er een constante energietoevoer kan zijn die onafhankelijk is van het Aardse dag/nacht ritme en vrijwel niet afhangt van de plaatselijke infrastructuur. Ook de overall efficiency per vierkante meter zonnepaneel in de ruimte, is een factor beter dan op Aarde door atmosferische absorptie en verstrooiing. Op dit moment is de Japanse overheid aan het investeren in deze technologie en poogt het bedrijf Space Energy Inc. een demonstratievlucht op te tuigen.
Het grote nadeel van SBSP zijn de kosten per geleverd vermogen in vergelijking tot de huidige oplossingen. Een uitdaging voor SBSP is het opschalen van de technologie waarbij mogelijk vierkante hectares aan zonnepanelen in de ruimte hangen. Voor de uiteindelijke oplossing van het energievraagstuk komen we dan toch uit op de Maan. De Maan herbergt alle grondstoffen om SBSP satellieten van te bouwen. Als we in staat zijn om een infrastructuur aan te leggen om deze satellieten vanaf de Maan te lanceren naar geostationaire hoogte boven Aarde en te onderhouden komt er energie uit de ruimte zonder dat daar Aardse grondstoffen of Energie aan te pas zijn gekomen, de initiele infrastructuur daargelaten, die in eerste instantie vanaf de Aarde is gelanceerd.
Helium-3
Helium-3 is een lichte Helium isotoop en heeft 2 protonen en 1 neutron in de kern en wijkt daarbij af van het meer voorkomende Helium-4. Helium-3 is extreem zeldzaam op Aarde. Maanwetenschappers claimen dat Helium-3 in aanzienlijke hoeveelheden op de Maan aanwezig is door het miljarden jaren durende bombardement van zonnedeeltjes op het Maanoppervlak. Zo zou er een, op het eerste oog lage, concentratie Helium-3 van 0.01 ppm (parts per million) in het bovenste laagje maangruis zijn verzameld. Geintegreerd over het oppervlak van de Maan zijn dit natuurlijk aanzienlijke hoeveelheden.
Helium-3 zou een mogelijke brandstof kunnen zijn in een kernfusiereactor. Een voordeel van het gebruik van Helium-3 als fusiebrandstof tov de 'traditionele' kernfusie reactie tussen Deuterium (tweewaardig waterstof, H-2) en Tritium (driewaardig waterstof, H-3) is de verminderde aanwezigheid van neutronen in de reactieproducten van de fusiereactie, die de directe omgeving van de fusiereactor radioactief kunnen maken. Belangrijk nadeel van Helium-3 als fusiebrandstof is de veel hogere activatietemperatuur van de fusiereactie, vergeleken met de Deuterium-Tritium reactie, en de daarmee samenhangende dimensies van de kernfusiereactor, die op dit moment werktuigbouwkundig en materiaaltechnisch niet haalbaar zijn.
Rhodium
In het periodiek systeem der elementen valt Rhodium onder de Platina metalen met onder andere: Palladium, Ruthenium, Iridium en Platina. Rhodium is de meest zeldzaame stof op Aarde met een jaarlijkse productie van slechts 10 ton per jaar, door mijnen in Zuid Afrika, Canada en Rusland. De prijs voor Rhodium fluctueert zeer sterk met de conjunctuur. Eind 2008 vertegenwoordigde een kilo Rhodium 330.000 dollar per kg, op het dieptepunt van de recessie was dat een factor 20 minder.
Rhodium is een metaal met een uitzonderlijke hardheid en een extreem hoge corrosiebestendigheid. Rhodium wordt dus gebruikt voor producten in extreme omstandigheden zoals de contactpunten van bougies en voor onderdelen in het interne deel van vliegtuigmotoren. Ook wordt het materiaal in katalysatoren gebruikt om bijvoorbeeld stikstofoxiden en koolstofmonoxide om te zetten in minder schadelijke gassen.
Over het algemeen wordt in de Aardwetenschap aangenomen dat tijdens de vorming van de Aarde zo’n 4.5 miljard jaar geleden, alle zware metalen naar de kern van de Aarde zijn gezakt, terwijl de lichte elementen aan het oppervlakte zijn komen bovendrijven. De theorie vertelt dat een groot aandeel van de zware metalen die we aan het aardoppervlak kunnen vinden, zoals Rhodium, daar terecht zijn gekomen via asteroïde impacts tijdens het vroege bestaan van de Aarde. Door de voortdurende plaattectoniek, i.e. de beweging van de continenten, zijn deze metalen grotendeels vermengd geraakt en zijn concentraties van deze zware metalen over het algemeen verlaagd.
Op de Maan zijn deze asteroides ook ingeslagen, iets dat we we zelf kunnen waarnemen met een simpele verrekijker bij helder weer en een goede maanstand. Aangezien er op de Maan geen plaattectoniek is aangetoond, zouden de resten van asteroïde impacts op de Maan nog relatief dichtbij het Maanoppervlak vindbaar moeten zijn. Daarmee komt het mijnen op de Maan van zeldzame metalen, zoals Rhodium, natuurlijk iets dichterbij. De vraag is natuurlijk of er een Rhodium rush naar de Maan gaat ontstaan, vergelijkbaar met de gold rushes in de 18de eeuw, als de prijzen voor Rhodium gaan stijgen. Met enige realiteitszin moet toch worden vastgesteld dat met de ruimtevaart technologie van vandaag de dag het een investering van tientallen miljarden zal vergen, om de eerste kilo Rhodium van de Maan naar de Aarde te krijgen.
Water
Water is natuurlijk verreweg de belangrijkste stof op Aarde. Zonder water is er geen leven op Aarde mogelijk. 2/3 van het oppervlak van de planeet Aarde bestaat uit water dus is er in principe genoeg van op Aarde. Op de Maan is dat het omgekeerde verhaal en is water zeer schaars, alhoewel daar nu ook aan de lopende band water in vaste vorm wordt aangetoond met behulp van remote sensing technieken. Dit water is zeer van belang voor de toekomst van exploratie van de ruimte.
In eerste instantie kan het water op de Maan gebruikt worden voor het levensonderhoud van mensen op de Maan, en betekent dit een aanzienlijke kostenreductie als dit water niet meer vanaf de Aarde naar de Maan hoeft worden getransporteerd. In tweede instantie kan water ook omgezet worden in raketstuwstof door electrolyse van water in het zeer explosieve waterstof en zuurstof. Het lanceren van water vanaf de Maan naar een baan om de Aarde is stukken efficiënter dan ditzelfde doen vanaf het Aardoppervlak. Dit komt door de 6 keer grotere zwaartekracht die massa’s op Aarde ondervinden in vergelijking met de Maan. Daarnaast kent de Maan vrijwel geen atmosfeer en dus geen luchtweerstand tijdens een raketvlucht. Het eenmaal gelanceerde Maanwater in een baan om de Aarde kan vervolgens dienst doen als in-orbit hervullingsstation voor ruimtevaart infrastructuur zoals weersatellieten, navigatiesatellieten en telecommunicatiesatellieten, en daarmee de levensduur van deze satellieten aanzienlijk verlengen. Ook bemande missies naar Mars komen zo in het rijk der mogelijkheden. Even ter vergelijking, voor de bemande Apollo missies naar de Maan: de 110 meter hoge Saturnus 5 raket was vrijwel tot de nok gevuld met stuwstof, om de gehele reis heen en terug van de Maan mogelijk te maken. Indien de stuwstof reeds beschikbaar zou zijn geweest in een baan om de Aarde was deze missie een stuk compacter en daarmee goedkoper zijn geweest.
Conclusie
De Google Lunar X PRIZE is van start sinds eind 2007. 22 teams staan te trappelen om hun missie naar het oppervlak van de Maan te volbrengen en de prijs van 20 miljoen dollar in de wacht te slepen. De verwikkelingen van de teams zijn goed te volgen via de website van de Google Lunar X PRIZE: www.googlelunarxprize.org. De verwachting is dat niet alle teams uiteindelijk een poging zullen wagen, maar dat dat slechts is toebedeeld aan 2 of 3 teams. Uiteindelijk zal het team winnen dat het best in staat is om financiers te vinden die aan de ene kant het media potentieel van de Google Lunar X PRIZE op hun waarde weten in te schatten, en aan de andere kant een fascinatie heeft voor ruimtevaart en exploratie.
Een meer fundamentele reden om mee te dingen naar het prijzengeld van de Google Lunar X PRIZE is dat in een verre toekomstvisie de Maan van ultiem belang kan zijn voor welvaart op de Aarde, en derhalve een economisch belang vertegenwoordigt.
Het grote probleem van de huidige tijd is de groeiende energievraag van een groeiende wereldbevolking. Eindige hoeveelheden (economische rendabele) fossiele brandstoffen in combinatie met onzekerheden over het klimaat en gerelateerde zeespiegelstijgingen leiden reeds nu al tot conflicten op wereldschaal, en dit zal zonder structurele oplossingen alleen nog maar toenemen. Een vraagstuk dat nu nog niet zo speelt maar zonder twijfel een nog hardnekkiger probleem gaat worden is de opdoemende materiaalschaarste. Een groot deel van de technologische ontwikkeling en het welvaartspeil van de maatschappij is afhankelijk van de beschikbaarheid van steeds schaarser wordende metalen als gallium, indium, neodymium, zeldzame aardmetalen en edelmetalen uit de Platina groep. Overigens zijn het energievraagstuk en de materiaalschaarste ook weer sterk gekoppeld. Als de makkelijk bereikbare bronnen van materialen straks zijn uitgeput, zal het significant meer energie kosten om nieuwe, minder goed bereikbare bronnen te ontginnen. Daarmee zullen zowel de materiaalprijzen als de energieprijs stijgen
Voor zowel het energievraagstuk als de materiaalschaarste biedt de Maan een mogelijke uitkomst op de langere termijn.
Space Based Solar Power
Space Based Solar Power (SBSP) is een concept uit 1968 van de Amerikaanse ruimtevaartingenieur Peter Glaser. Hierbij wordt energie van zonlicht, via zonnepanelen op geostationaire hoogte van 36.000 km, omgezet in gefocuseerde electromagnetische straling. Deze electromagnetische straling wordt vervolgens gericht op grondstations op Aarde welke deze energie omzetten in bruikbare electriciteit voor gebruik op Aarde. Het voordeel van SBSP is dat er een constante energietoevoer kan zijn die onafhankelijk is van het Aardse dag/nacht ritme en vrijwel niet afhangt van de plaatselijke infrastructuur. Ook de overall efficiency per vierkante meter zonnepaneel in de ruimte, is een factor beter dan op Aarde door atmosferische absorptie en verstrooiing. Op dit moment is de Japanse overheid aan het investeren in deze technologie en poogt het bedrijf Space Energy Inc. een demonstratievlucht op te tuigen.
Het grote nadeel van SBSP zijn de kosten per geleverd vermogen in vergelijking tot de huidige oplossingen. Een uitdaging voor SBSP is het opschalen van de technologie waarbij mogelijk vierkante hectares aan zonnepanelen in de ruimte hangen. Voor de uiteindelijke oplossing van het energievraagstuk komen we dan toch uit op de Maan. De Maan herbergt alle grondstoffen om SBSP satellieten van te bouwen. Als we in staat zijn om een infrastructuur aan te leggen om deze satellieten vanaf de Maan te lanceren naar geostationaire hoogte boven Aarde en te onderhouden komt er energie uit de ruimte zonder dat daar Aardse grondstoffen of Energie aan te pas zijn gekomen, de initiele infrastructuur daargelaten, die in eerste instantie vanaf de Aarde is gelanceerd.
Helium-3
Helium-3 is een lichte Helium isotoop en heeft 2 protonen en 1 neutron in de kern en wijkt daarbij af van het meer voorkomende Helium-4. Helium-3 is extreem zeldzaam op Aarde. Maanwetenschappers claimen dat Helium-3 in aanzienlijke hoeveelheden op de Maan aanwezig is door het miljarden jaren durende bombardement van zonnedeeltjes op het Maanoppervlak. Zo zou er een, op het eerste oog lage, concentratie Helium-3 van 0.01 ppm (parts per million) in het bovenste laagje maangruis zijn verzameld. Geintegreerd over het oppervlak van de Maan zijn dit natuurlijk aanzienlijke hoeveelheden.
Helium-3 zou een mogelijke brandstof kunnen zijn in een kernfusiereactor. Een voordeel van het gebruik van Helium-3 als fusiebrandstof tov de 'traditionele' kernfusie reactie tussen Deuterium (tweewaardig waterstof, H-2) en Tritium (driewaardig waterstof, H-3) is de verminderde aanwezigheid van neutronen in de reactieproducten van de fusiereactie, die de directe omgeving van de fusiereactor radioactief kunnen maken. Belangrijk nadeel van Helium-3 als fusiebrandstof is de veel hogere activatietemperatuur van de fusiereactie, vergeleken met de Deuterium-Tritium reactie, en de daarmee samenhangende dimensies van de kernfusiereactor, die op dit moment werktuigbouwkundig en materiaaltechnisch niet haalbaar zijn.
Rhodium
In het periodiek systeem der elementen valt Rhodium onder de Platina metalen met onder andere: Palladium, Ruthenium, Iridium en Platina. Rhodium is de meest zeldzaame stof op Aarde met een jaarlijkse productie van slechts 10 ton per jaar, door mijnen in Zuid Afrika, Canada en Rusland. De prijs voor Rhodium fluctueert zeer sterk met de conjunctuur. Eind 2008 vertegenwoordigde een kilo Rhodium 330.000 dollar per kg, op het dieptepunt van de recessie was dat een factor 20 minder.
Rhodium is een metaal met een uitzonderlijke hardheid en een extreem hoge corrosiebestendigheid. Rhodium wordt dus gebruikt voor producten in extreme omstandigheden zoals de contactpunten van bougies en voor onderdelen in het interne deel van vliegtuigmotoren. Ook wordt het materiaal in katalysatoren gebruikt om bijvoorbeeld stikstofoxiden en koolstofmonoxide om te zetten in minder schadelijke gassen.
Over het algemeen wordt in de Aardwetenschap aangenomen dat tijdens de vorming van de Aarde zo’n 4.5 miljard jaar geleden, alle zware metalen naar de kern van de Aarde zijn gezakt, terwijl de lichte elementen aan het oppervlakte zijn komen bovendrijven. De theorie vertelt dat een groot aandeel van de zware metalen die we aan het aardoppervlak kunnen vinden, zoals Rhodium, daar terecht zijn gekomen via asteroïde impacts tijdens het vroege bestaan van de Aarde. Door de voortdurende plaattectoniek, i.e. de beweging van de continenten, zijn deze metalen grotendeels vermengd geraakt en zijn concentraties van deze zware metalen over het algemeen verlaagd.
Op de Maan zijn deze asteroides ook ingeslagen, iets dat we we zelf kunnen waarnemen met een simpele verrekijker bij helder weer en een goede maanstand. Aangezien er op de Maan geen plaattectoniek is aangetoond, zouden de resten van asteroïde impacts op de Maan nog relatief dichtbij het Maanoppervlak vindbaar moeten zijn. Daarmee komt het mijnen op de Maan van zeldzame metalen, zoals Rhodium, natuurlijk iets dichterbij. De vraag is natuurlijk of er een Rhodium rush naar de Maan gaat ontstaan, vergelijkbaar met de gold rushes in de 18de eeuw, als de prijzen voor Rhodium gaan stijgen. Met enige realiteitszin moet toch worden vastgesteld dat met de ruimtevaart technologie van vandaag de dag het een investering van tientallen miljarden zal vergen, om de eerste kilo Rhodium van de Maan naar de Aarde te krijgen.
Water
Water is natuurlijk verreweg de belangrijkste stof op Aarde. Zonder water is er geen leven op Aarde mogelijk. 2/3 van het oppervlak van de planeet Aarde bestaat uit water dus is er in principe genoeg van op Aarde. Op de Maan is dat het omgekeerde verhaal en is water zeer schaars, alhoewel daar nu ook aan de lopende band water in vaste vorm wordt aangetoond met behulp van remote sensing technieken. Dit water is zeer van belang voor de toekomst van exploratie van de ruimte.
In eerste instantie kan het water op de Maan gebruikt worden voor het levensonderhoud van mensen op de Maan, en betekent dit een aanzienlijke kostenreductie als dit water niet meer vanaf de Aarde naar de Maan hoeft worden getransporteerd. In tweede instantie kan water ook omgezet worden in raketstuwstof door electrolyse van water in het zeer explosieve waterstof en zuurstof. Het lanceren van water vanaf de Maan naar een baan om de Aarde is stukken efficiënter dan ditzelfde doen vanaf het Aardoppervlak. Dit komt door de 6 keer grotere zwaartekracht die massa’s op Aarde ondervinden in vergelijking met de Maan. Daarnaast kent de Maan vrijwel geen atmosfeer en dus geen luchtweerstand tijdens een raketvlucht. Het eenmaal gelanceerde Maanwater in een baan om de Aarde kan vervolgens dienst doen als in-orbit hervullingsstation voor ruimtevaart infrastructuur zoals weersatellieten, navigatiesatellieten en telecommunicatiesatellieten, en daarmee de levensduur van deze satellieten aanzienlijk verlengen. Ook bemande missies naar Mars komen zo in het rijk der mogelijkheden. Even ter vergelijking, voor de bemande Apollo missies naar de Maan: de 110 meter hoge Saturnus 5 raket was vrijwel tot de nok gevuld met stuwstof, om de gehele reis heen en terug van de Maan mogelijk te maken. Indien de stuwstof reeds beschikbaar zou zijn geweest in een baan om de Aarde was deze missie een stuk compacter en daarmee goedkoper zijn geweest.
Conclusie
De Google Lunar X PRIZE is van start sinds eind 2007. 22 teams staan te trappelen om hun missie naar het oppervlak van de Maan te volbrengen en de prijs van 20 miljoen dollar in de wacht te slepen. De verwikkelingen van de teams zijn goed te volgen via de website van de Google Lunar X PRIZE: www.googlelunarxprize.org. De verwachting is dat niet alle teams uiteindelijk een poging zullen wagen, maar dat dat slechts is toebedeeld aan 2 of 3 teams. Uiteindelijk zal het team winnen dat het best in staat is om financiers te vinden die aan de ene kant het media potentieel van de Google Lunar X PRIZE op hun waarde weten in te schatten, en aan de andere kant een fascinatie heeft voor ruimtevaart en exploratie.
