Wissen: Blick in den Mond

Mondforschung im Doppelpack: Gleich zwei Raumsonden sollen heute vom Weltraumbahnhof Cape Canaveral in Florida mit einer Delta-II-Rakete ins All befördert werden. Bei der „Grail“ genannten Mission – Grail steht für Gravity Recovery and Interior Laboratory – wollen die Forscher das Schwerefeld des Erdtrabanten mit hoher Genauigkeit vermessen und so einen Blick in das Innere des Himmelskörpers erhalten. Aus dem inneren Aufbau des Mondes wiederum erhoffen sie sich neue Erkenntnisse über seine Entstehung und Entwicklung.

Die beiden waschmaschinengroßen Satelliten fliegen nicht auf dem direkten Weg zum Mond. Um Treibstoff und damit Kosten zu sparen, steuern sie zunächst eine 1,5 Millionen Kilometer von der Erde entfernte Region an, die als „Lagrange-Punkt“ bezeichnet wird. Dort heben sich die Schwerkraft von Sonne und Erde sowie die Fliehkraft der Bahnbewegung gegenseitig auf, so dass eine antriebslose gemeinsame Bahn mit der Erde um die Sonne möglich ist. Die Grail-Zwillinge nutzen den Lagrange-Punkt jedoch als energiesparenden Ausgangspunkt für ihre Weiterreise in Richtung Mond. Nach insgesamt dreieinhalb Monaten erreichen die Raumfahrzeuge den Erdtrabanten und schwenken in eine 50 Kilometer über der Mondoberfläche liegende Umlaufbahn. Drei Monate lang sollen sie dann als Tandem in einem Abstand von 200 Kilometern zueinander den Mond umkreisen. Dabei werden sie ständig per Mikrowellen die Entfernung voneinander mit hoher Genauigkeit messen.

Diese Technik wurde bereits bei den 2002 gestarteten Erdbeobachtungssatelliten der „Grace“-Mission eingesetzt. Sie erlaubt es, die lokal unterschiedlich starke Schwerkraft des umkreisten Körpers sehr präzise zu bestimmen. Sobald die vorausfliegende Sonde minimal von ihrer Ideallinie abgelenkt wird, lässt sich das anhand des Abstands zur zweiten Sonde nachweisen. Auf diese Weise lassen sich nicht nur Abweichungen von der exakten Kugelform, sondern auch die Verteilung der Massen im Inneren bestimmen. Die Genauigkeit von Grace hat es beispielsweise ermöglicht, Veränderungen der Eismassen an den irdischen Polen nachzuweisen.

Die Grail-Daten sollen einen genaueren Blick auf den inneren Aufbau des Erdbegleiters liefern als die seismologischen Messungen der Geräte, die vor Jahrzehnten von den „Apollo“-Astronauten auf der Mondoberfläche zurückgelassen wurden (siehe Beitrag unten). Bislang ist beispielsweise unklar, wie groß der eisenhaltige Kern des Mondes ist. Die Forscher erhoffen sich auch eine Antwort auf die Frage, warum die Mondkruste auf der erdabgewandten Seite mit 150 Kilometern etwa doppelt so dick ist wie auf der erdzugewandten Seite. Eine Erklärung für dieses Phänomen hatte kürzlich ein schweizerisch-amerikanisches Forscherduo präsentiert: Der Mond habe in seiner Frühphase einen Begleiter gehabt, der bald darauf auf ihn stürzte und den Himmelskörper gehörig durcheinanderbrachte.

Die beiden Satelliten sind außerdem mit mehreren Kameras ausgestattet, um die Mondoberfläche zu fotografieren. Dabei geht es unter anderem um die Suche nach potenziellen Landeplätzen für künftige bemannte Mondflüge. Wenn der Zustand der Sonden es erlaubt, kann die wissenschaftliche Phase der rund eine halbe Milliarde Dollar teuren Mission noch einmal über die geplanten drei Monate hinaus verlängert werden. Etwa 40 Tage nach dem Ende der wissenschaftlichen Messungen sollen die Zwillingssonden dann auf der Mondoberfläche aufschlagen. Rainer Kayser