Gesundheit : Schleichflug zum Mond

Erstmals schicken die Europäer eine Raumsonde zum Erdtrabanten – und testen dabei ein neues Antriebssystem

Rainer Kayser

Der Mond ist nur wenige Tagesreisen entfernt. Aber die Europäer haben ihm bisher noch keinen einzigen Besuch abgestattet. Erst jetzt, mehr als drei Jahrzehnte nachdem amerikanische Astronauten erstmals den Mond betreten haben, schickt auch die europäische Raumfahrtbehörde Esa eine Raumsonde zu dem Erdtrabanten.

Wenn im September eine Ariane-5-Rakete vom Startplatz Kourou in Französisch-Guayana abhebt, geht es aber nicht nur um eine bessere Kenntnis unseres kosmischen Nachbarn. Mit der Raumsonde „Smart-1“ testet die Esa zugleich eine ganze Reihe neuartiger Technologien.

Kernstück der nur 367 Kilogramm schweren Sonde, die gerade einmal so groß wie eine Waschmaschine ist, ist der „Ionenantrieb“: Die 14 Meter langen Sonnenpaddel der Sonde liefern 1,9 Kilowatt Strom. Er heizt das als Treibstoff dienende Edelgas Xenon so weit auf, bis sich die Atome darin in elektrisch geladene Teilchen (Ionen) aufspalten. Magnete bündeln die elektrisch geladenen Xenon-Ionen dann zu einem Gasstrahl, der mit einer Geschwindigkeit von bis zu 100 Kilometern pro Sekunde aus der Antriebsdüse der Raumsonde herausschießt.

Zwar ist der so erzeugte Schub gering – er entspricht gerade einmal dem Gewicht einer Postkarte. Aber ein Ionenantrieb kann im Gegensatz zu chemischen Raketenmotoren bei vergleichsweise geringem Treibstoffverbrauch über Monate hinweg ununterbrochen laufen. Auf diese Weise lassen sich bei künftigen Planetenflügen sogar höhere Geschwindigkeiten als mit herkömmlichen Antriebsmethoden erzielen.

Ein solcher Ionenantrieb wurde bislang nur ein einziges Mal – im Rahmen der amerikanischen Mission „Deep Space 1“ – bei einem interplanetarischen Flug getestet. Allerdings handelte es sich dabei um eine weniger anspruchsvolle Flugbahn. Jetzt soll der Ionenantrieb die Umlaufbahn der Sonde um die Erde über mehrere Monate hinweg langsam vergrößern, bis sie schließlich die Bahn des Mondes kreuzt. Nach mehreren Passagen soll der Mond die kleine europäische Raumsonde dann im Dezember 2004 „einfangen“. Anschließend verringert der Ionenantrieb gemächlich die Flughöhe der Sonde über dem Erdtrabanten.

Zur Orientierung während des langen Fluges setzt die Sonde ein für die Raumfahrt ebenfalls neuartiges Navigationssystem ein, das künftigen Planetensonden die autonome Navigation auf ihrer Reise durch das Sonnensystem ermöglichen könnte. Mit Hilfe mehrerer kleiner Kameras bestimmt die Sonde die Position von hellen Sternen und anderen Himmelsobjekten, vergleicht sie mit gespeicherten Daten und richtet dann selbstständig ihren Kurs daran aus.

Außerdem will die Esa mit „Smart-1“ neue Kommunikationstechniken testen, bei denen Daten mit Hilfe von Mikrowellen und Laserstrahlen übertragen werden. Solche Methoden wurden bislang nur bei Satelliten angewendet und erfordern bei größeren Entfernungen eine entsprechend höhere Genauigkeit bei der Ausrichtung der Sender.

Die 110 Millionen Euro teure Sonde soll natürlich auch einen Beitrag zur Mondforschung liefern. „Unser Wissen über den Mond ist immer noch erstaunlich lückenhaft“, erklärt Esa-Wissenschaftler Bernard Foing. „Wir möchten wissen, wie das Erde-Mond-System entstanden ist, wie es sich entwickelt hat, welchen Einfluss Vulkanismus, tektonische Bewegungen, Meteoriteneinschläge und Erosion auf die Mondoberfläche hatten.“ Die Sonde ist dazu mit einem Infrarot- und einem Röntgenspektrometer ausgestattet. Damit wollen die Forscher das Vorkommen verschiedener Mineralien und chemischer Elemente auf der Mondoberfläche nachweisen und kartografieren.

Ihr besonderes Augenmerk richten sie auf das 2000 Kilometer große Aitken-Bassin am lunaren Südpol, den größten Einschlagkrater im Sonnensystem. Dort traf vor mehreren Milliarden Jahren ein Asteroid oder Komet auf. Die Forscher hoffen, dass durch diesen Einschlag ein Stück des sonst unter der Kruste verborgenen Mondmantels freigelegt wurde. Aus dessen chemischer Zusammensetzung ließen sich wertvolle Rückschlüsse über die Entstehung des Mondes ziehen.

Zugleich möchten Forscher die Frage beantworten, ob an den Polen des Mondes gefrorenes Wasser liegt. Am Nord- und am Südpol des Erdtrabanten gibt es Regionen in tiefen Kratern, die niemals vom Sonnenlicht beleuchtet werden und in denen sich daher Eis ansammeln könnte. Zwei amerikanische Raumsonden haben in den vergangenen Jahren bereits Hinweise auf Wasservorkommen geliefert. Mit Hilfe des Infrarot-Detektors könnte „Smart-1“ das Eis nachweisen.

Die Raumsonde im Internet:

http://sci.esa.int/home/smart-1

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