Maanzuidpool: het koude, ruige gebied dat de nieuwe maanrace bepaalt
Als je aan de maan denkt, zie je waarschijnlijk het vlakke, grijze landschap voor je waar de Apollo-astronauten in de jaren zestig en zeventig liepen. De maanzuidpool is heel anders: een ruig gebied vol kraters, waarvan sommige dieptes al miljarden jaren geen zonlicht hebben gezien. Juist daar wordt tegenwoordig de aandacht van vrijwel elk ruimtevaartprogramma op gericht, van NASA tot China en India.
De reden is simpel maar belangrijk: op de bodem van die eeuwig donkere kraters ligt vermoedelijk waterijs. Vergelijk het met een diepvrieskist die al miljarden jaren niet is opengegaan — alles wat erin zit, blijft intact bewaard. Water is op de maan niet alleen drinkwater, maar mogelijk ook de grondstof voor ademlucht en raketbrandstof. Dat maakt de maanzuidpool tot de meest gewilde onroerend-maan-goed van dit moment.
Wat is het precies?
De maan staat, net als de aarde, enigszins scheef ten opzichte van haar baan om de zon. Bij de aarde is die askanteling zo'n 23,5 graden, wat onze seizoenen veroorzaakt. Bij de maan is die kanteling slechts 1,5 graden, bijna rechtop dus. Daardoor staat de zon bij de polen van de maan altijd laag aan de horizon, alsof het er permanent een eeuwige schemering is.
Dat heeft een bijzonder gevolg: in diepe kraters nabij de zuidpool valt nooit een zonnestraal op de bodem, omdat de kraterrand het licht blokkeert. Wetenschappers noemen dit permanent beschaduwde gebieden, in het Engels permanently shadowed regions of kortweg PSR's. In deze PSR's kan de temperatuur dalen tot ongeveer min 230 graden Celsius, kouder dan waar dan ook op het aardoppervlak. Bij die temperaturen verdampt waterijs vrijwel niet, waardoor het zich daar in theorie miljarden jaren kan hebben opgehoopt, afkomstig van inslaande kometen en chemische reacties met de zonnewind.
Tegelijk kent de zuidpool ook het tegenovergestelde fenomeen: sommige kraterranden liggen zo gunstig dat ze bijna continu zonlicht ontvangen. Deze plekken worden wel “pieken van eeuwig licht” genoemd. Voor zonnepanelen zijn dat ideale locaties, want een lander of basis hoeft daar nauwelijks rekening te houden met de twee weken durende, ijskoude maannacht die elders op de maan heerst.
Landen bij de zuidpool is wel lastiger dan bij de evenaar. Het terrein is er veel grilliger, met steile hellingen en rotsblokken, in tegenstelling tot de relatief vlakke vlaktes waar de Apollo-missies neerstreken. Elke moderne lander moet daardoor autonoom, tijdens de afdaling, een veilige plek kunnen kiezen tussen de rotsen.
Wat wil men ermee bereiken?
De centrale belofte is wat ruimtevaartorganisaties ISRU noemen: In-Situ Resource Utilization, oftewel het gebruiken van grondstoffen die al ter plekke aanwezig zijn in plaats van alles vanaf de aarde mee te slepen. Waterijs kan met elektrolyse — het splitsen van water met stroom — worden omgezet in waterstof en zuurstof. Zuurstof is bruikbaar als ademlucht, en de combinatie van waterstof en zuurstof vormt raketbrandstof.
Dat is financieel aantrekkelijk, want elke kilogram die vanaf de aarde de ruimte in wordt geschoten, kost tienduizenden euro's. Als je water op de maan zelf kunt winnen, hoef je dat niet mee te nemen, en zou een maanbasis in theorie zelfs als tankstation kunnen dienen voor missies verder de ruimte in, bijvoorbeeld naar Mars.
NASA noemt dit toekomstbeeld het Artemis Base Camp: een permanente of semi-permanente aanwezigheid nabij de zuidpool, met de pieken van eeuwig licht als energiebron en de PSR's als potentiële waterbron. Daarnaast heeft het ijs ook zuiver wetenschappelijke waarde: omdat het al miljarden jaren onaangeroerd ligt, kan het informatie bevatten over de vroege geschiedenis van het zonnestelsel, inclusief kometen die ooit insloegen.
Belangrijk om te vermelden: het Ruimteverdrag van 1967, ondertekend door vrijwel alle ruimtevaartnaties, verbiedt landen om gebied op de maan als nationaal grondgebied op te eisen. Wie er precies mag boren, winnen en gebruiken, is in de praktijk nog altijd een grijs gebied waar internationaal over wordt onderhandeld.
Voorbeelden uit de praktijk
De eerste sterke aanwijzing voor waterijs kwam van de LCROSS-missie van NASA in 2009. Daarbij liet NASA een raketonderdeel met opzet neerstorten in de Cabeus-krater nabij de zuidpool, terwijl een volgend ruimtevaartuig de opspattende stofwolk analyseerde. Daarin werden watermoleculen aangetroffen, wat gold als het eerste directe bewijs.
In augustus 2023 landde de Indiase Vikram-lander van de Chandrayaan-3-missie (Indiase ruimtevaartorganisatie ISRO) succesvol op ongeveer 69 graden zuiderbreedte. Het was de eerste geslaagde landing zo dicht bij de maanzuidpool, en meteen ook de vierde geslaagde maanlanding ooit door een land. De bijbehorende Pragyan-rover reed rond en verzamelde bodemgegevens.
Diezelfde maand mislukte de Russische Luna-25-missie (Roscosmos), de eerste Russische maanmissie in 47 jaar, toen het ruimtevaartuig tijdens een manoeuvre de controle verloor en op het oppervlak crashte.
In februari 2024 landde de Amerikaanse lander Odysseus van het bedrijf Intuitive Machines, opererend binnen NASA's CLPS-programma (Commercial Lunar Payload Services, waarbij NASA private bedrijven inhuurt voor maanvracht), op ongeveer 80 graden zuiderbreedte. De lander kantelde bij de landing op zijn zij, maar bleef functioneren en stuurde nog gegevens en foto's terug.
Een minder succesvol, maar leerzaam voorbeeld is de VIPER-rover van NASA, speciaal ontworpen om ijs in PSR's te karteren. De rover was al grotendeels gebouwd toen NASA de missie in 2024 annuleerde vanwege oplopende kosten en vertragingen — een duidelijke illustratie van hoe moeilijk en duur dit soort missies blijken te zijn.
Hoe ver is de techniek?
Het bestaan van waterijs is inmiddels vrij breed onderbouwd, onder meer door de inslagresultaten van LCROSS, metingen van het instrument Moon Mineralogy Mapper aan boord van de Indiase Chandrayaan-1-missie, en temperatuurmetingen van het Diviner-instrument aan boord van NASA's Lunar Reconnaissance Orbiter. Toch is er nog altijd onzekerheid over hoeveel ijs er precies ligt, hoe diep het zich bevindt en hoe gelijkmatig het over de PSR's is verspreid. Schattingen lopen uiteen en zijn nog niet met zekerheid bevestigd door metingen ter plekke.
Wat nog nergens is gebeurd, is dat een missie dadaadwerkelijk ijs heeft opgeboord, gewonnen en verwerkt. Alle huidige kennis is gebaseerd op orbitale metingen op afstand en één inslagexperiment. Dat maakt de stap naar echte, bruikbare waterwinning nog altijd theoretisch.
Landingen bij de zuidpool blijven bovendien technisch veeleisend. Doordat de aarde vanaf de zuidpool laag aan de horizon staat, is directe communicatie lastiger, waardoor missies vaak relaissatellieten nodig hebben om signalen door te geven. Het genoemde VIPER-project en de mislukte Luna-25-landing laten zien dat het geheel nog geen routine is.
De bemande Artemis III-missie van NASA, die astronauten nabij de zuidpool moet laten landen, is intussen meerdere keren uitgesteld ten opzichte van de oorspronkelijke planning, onder meer vanwege vertragingen bij de ontwikkeling van landingsvoertuigen en ruimtepakken. Een concrete, betrouwbare landingsdatum is op dit moment moeilijk te geven.
Ten slotte blijft energievoorziening in de PSR's zelf een onopgelost probleem: juist in de gebieden waar het ijs zit, is er geen zonlicht, dus een rover of graafmachine die daar werkt, heeft batterijen, een andere energiebron of een verbinding met een zonovergoten kraterrand nodig.
Wie werken eraan?
NASA trekt met het Artemis-programma de meeste aandacht, deels via eigen bemande missies en deels via het CLPS-programma, waarbij commerciële partners zoals Intuitive Machines, Astrobotic en Firefly Aerospace onbemande landers naar de maan sturen.
India's ruimtevaartorganisatie ISRO bouwt voort op het succes van Chandrayaan-3 met vervolgmissies gericht op de zuidpoolregio. China's ruimtevaartorganisatie CNSA werkt aan het Chang'e-programma, met een missie genaamd Chang'e 7 die specifiek op de zuidpool is gericht, als opstap naar het International Lunar Research Station (ILRS), een basisproject dat China samen met Rusland ontwikkelt.
Rusland's Roscosmos zet, ondanks het verlies van Luna-25, de eigen Luna-reeks voort en werkt daarnaast samen met China aan het ILRS. Het Europese ruimtevaartagentschap ESA draagt bij met instrumenten aan diverse missies en ontwikkelt een eigen landerconcept genaamd Argonaut. Japan's ruimtevaartorganisatie JAXA levert bijdragen aan het Artemis-programma en werkt samen met ISRO aan de geplande LUPEX-missie, gericht op het onderzoeken van ijs nabij de zuidpool.
Daarnaast spelen particuliere bedrijven een steeds grotere rol: naast Intuitive Machines en Astrobotic in de Verenigde Staten ontwikkelt ook het Japanse bedrijf ispace eigen maanlanders, deels met het oog op toekomstige zuidpoolmissies.