31.08.2006 · Was wie eine Katastrophe klingt, war schon von Anfang an geplant: Europas Raumsonde Smart-1 stürzt an diesem Sonntag auf den Mond und zerschellt auf der Oberfläche. Die Forschungsmission am Mond geht damit nach knapp drei Jahren zu Ende.
Von Günter Paul
© esa
Raumsonden, die einen Planeten oder Mond des Sonnensystems erkundet haben, läßt man am Ende ihrer Mission gelegentlich gezielt auf diesen Himmelskörper prallen. Denn damit ist einerseits die Sonde aus dem Weg, andererseits kann man noch eine wissenschaftliche Untersuchung in Angriff nehmen, die vorher nicht möglich war.
An diesem Sonntag um 7.41 Uhr Mitteleuropäischer Sommerzeit soll nun die europäische Raumsonde Smart-1 durch den Sturz auf eine kleine, von Hochländern umgebene Vulkanebene namens Lacus Excellentiae (See der Vortrefflichkeit) südlich des Mare Humorum (Meer der Feuchtigkeit) ihr Leben beenden.
Mondmaterial hochgeschleudert
Weil sich Smart-1 mit einer Geschwindigkeit von immerhin zwei Kilometern pro Sekunde nähert, dürfte dabei ein Krater mit drei bis zehn Meter Durchmesser erzeugt werden.
© AP
Raumsonde Smart-1 (Grafik): Noch schwirrt sie durch die Weiten des Alls
Durch den heftigen Aufschlag wird fein zerstäubtes Mondmaterial hochgeschleudert, das sich dann eventuell - wenn es so hoch fliegt, daß es das Sonnenlicht erreicht - mit Teleskopen auf der Erde spektroskopisch analysieren läßt. Die Forscher erhoffen sich davon interessante Hinweise auf die Vielfalt der in dieser Region vorhandenen Mineralien.
Gewicht einer Postkarte äquivalent
Smart-1 („Small Missions for Advanced Research in Technology“) ist die erste Sonde eines Programms der europäischen Raumfahrtbehörde Esa, mit dem neuartige Techniken für spätere aufwendige Missionen erprobt werden sollen. Zu ihren Besonderheiten gehören eine autonome Navigation und ein Ionentriebwerk, in dem Xenon ionisiert und nach hinten beschleunigt wird.
Der damit verbundene Rückstoß treibt die Sonde an, allerdings nur mit einem Schub von 70 Millinewton, der eine Beschleunigung von nicht mehr als 0,2 Millimetern pro Quadratsekunde bewirkt. Der geringe Schub, der dem Gewicht einer Postkarte äquivalent ist, wird durch eine insgesamt Tausende von Stunden lange Betriebsdauer ausgeglichen.
In immer größere Höhe schrauben
Die unvergleichliche Reise von Smart-1 hat am 27. September 2003 in Kourou (Französisch-Guayana) begonnen. Die folgenden Monate war die Sonde damit beschäftigt, sich mit der langanhaltenden Beschleunigung in immer größere Höhe über der Erde zu schrauben.
Insbesondere der erdfernste Punkt der Bahn mußte dabei Abstand von unserem Heimatplaneten gewinnen. Schließlich ragte die Bahn von Smart-1 sogar über die Bahn des Mondes hinaus - und konnte nun von dessen Schwerefeld eingefangen werden.
Das Triebwerk hatte bis zu diesem Zeitpunkt von den 82 Kilogramm Xenon-Gas an Bord gerade einmal 57 Kilogramm verbraucht. Mittlerweile schrieb man allerdings auch schon November 2004. Für den Flug zum Mond, den die Apollo-Raumschiffe in gerade einmal drei Tagen bewältigt hatten, hatte Smart-1 stolze 412 Tage benötigt.
Gasdruck für das Triebwerk kontrollieren
Der Vergleich zeigt, daß sich der Ionenantrieb längst nicht für alle Raumfahrtmissionen eignet. Aber für manche Planetenmissionen ist er dem chemischen Antrieb überlegen. Denn wenn sich die Raumsonde erst einmal aus dem Schwerefeld der Erde gelöst hat, kann sie zügig zu einem Planeten weiterfliegen - und dabei weiter beschleunigt werden, so daß sie ihr Ziel eher erreicht, als wäre sie mit einem chemischen Antrieb ausgerüstet. Wobei ein weiterer Gewinn ist, daß der Treibstoff eine fast verschwindend geringe Masse hat, was der Nutzlast zugute kommt.
Mit dem Einschwenken um den Mond hatte die Sonde ihre endgültige Bahn allerdings noch längst nicht erreicht. Diese mußte nun so verändert werden, daß Smart-1 den Erdtrabanten letztendlich in einer Höhe zwischen 300 und 3000 Kilometer überflog.
Zunächst sollte die Sonde dort ein halbes Jahr lang ihren wissenschaftlichen Aufgaben nachkommen. Die Mission wurde dann bis zum August 2006 verlängert - mit einem Rest von 0,75 Kilogramm Xenon-Gas, der dazu nötig war, den Gasdruck für das Triebwerk zu kontrollieren.
Röntgeninstrument an Bord
Insbesondere im niedrigen Höhenbereich hat die Sonde auf ihrer polaren Umlaufbahn den Erdtrabanten fotografiert und die chemische Zusammensetzung der Mondoberfläche untersucht. Unter anderem ist es mit Smart-1 erstmals gelungen, von einer Umlaufbahn aus mit dem Röntgeninstrument an Bord Kalzium und Magnesium im Mondmaterial aufzuspüren.
Es wurden mineralogische Unterschiede zwischen den Zentralbergen von Kratern, vulkanischen Ebenen und großen Einschlagbecken gemessen. Die "Nahaufnahmen" von Smart-1 zeigen den Mond mit einer mittleren Auflösung von 50 bis 100 Metern pro Pixel - und einem besten Wert von 27 Metern pro Pixel - gegenüber den etwa 200 Metern pro Pixel, die die amerikanische Raumsonde Clementine im Mittel erreicht hat.
Zusätzlich sind die Bilder von Smart-1 mit ihren 1024 Graustufen (gegenüber 256 bei Clementine) überlegen. Allerdings ist bei weitem nicht die ganze Mondoberfläche mit dieser Qualität abgebildet worden.
Aufspritzendes Material erspähen
In den vergangenen Wochen haben die Forscher die Bahn von Smart-1 noch einmal verändert. Andernfalls wäre die Sonde Mitte August auf der Rückseite des Mondes abgestürzt, was von der Erde aus nicht hätte beobachtet werden können.
Nun können sogar Amateurastronomen versuchen, das bei der Kollision aufspritzende Material zu erspähen. Vor allem werden große Sternwarten das Ereignis so weit wie möglich verfolgen. Unter anderen werden die Radioteleskope, die zum Very Long Baseline Interferometer zusammengeschlossen sind, und das neue 10-Meter-Teleskop ("Salt") in Südafrika auf den Mond gerichtet sein, aber auch Instrumente auf dem Calar Alto in Andalusien, wo sich die deutsche Südsternwarte befindet, in Argentinien und in Hawaii.
