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Raumfahrt : Mit Smart zum Mond

  • -Aktualisiert am

Die Smart-1-Sonde Bild: Esa

Mir der europäischen Smart-Raumsonde startet nicht nur die erste europäische Mission zum Mond, sondern die Esa testet auch einen neuartigen Raketenantrieb.

          In der Nacht zum 28. September startet die Smart-1-Mission der europäischen Raumfahrtorganisation Esa. Die kleine Raumsonde, deren Name die Abkürzung für „Small Missions for Advanced Research and Technology“ ist, fliegt als erste europäische Mission zum Mond und mißt dort die Zusammensetzung des Mondgesteins. Auf dem Weg wird sie von einem neuartigen Raketensystem angetrieben und testet auch sonst allerhand neue Technologien, die der Raumfahrt Geld sparen sollen.

          Die nur 370 Kilogramm schwere und kaum kühlschrankgroße Kiste, die die Esa mit der Smart-1-Mission zum Mond schickt, wird von einer Ariane-5-Rakete vom europäischen Weltraumbahnhof Kourou in Französisch-Guyana aus ins All gebracht. In genügender Höhe setzt die Ariane-Rakete Smart-1 aus. Ab da transportiert der neuartige Ionenantrieb - ein Hauptprojekt der Mission - die Sonde. Gesteuert wird sie vom Europäischen Satellitenkontrollzentrum Esoc in Darmstadt aus.

          Ionenantrieb testen

          Der Ionenantrieb ist Science-Fiction-Fans wohlbekannt, mit der Smart-Mission soll er Wirklichkeit werden. Dieser spezielle elektrische Antrieb arbeitet mit Strom, statt wie herkömmliche Raketentriebwerke chemischen Treibstoff zu verbrennen. Die bordeigenen Solarpaddel von Smart produzieren elektrische Energie, die wiederum Gasatome ionisiert: Den Atomen werden dabei negativ geladene Elektronen entrissen, so daß positiv geladene Teilchen - die Ionen - übrig bleiben. Ein Magnetfeld beschleunigt diese elektrisch geladenen Teilchen, die sich dann mit hoher Geschwindigkeit von dem Flugkörper weg bewegen und so die Sonde vorantreiben. Als Treibstoff wird meist Xenon verwendet, keine schweren Tanks sind mehr nötig, das Gas reicht aus.

          Die "Ionenschleudern" haben einen weit höheren Wirkungsgrad als chemische Triebwerke, so daß sie mit wesentlich weniger Treibstoff auskommen. Denn die geladenen Teilchen erreichen das Zehnfache der Geschwindigkeit, mit der die Verbrennungsgase herkömmlicher Raketenantriebe aus den Düsen strömen. „Ein chemischer Antrieb erlaubt nur einen Vorbeiflug an dem Planeten oder bestenfalls das Einschwenken in eine sehr weite Umlaufbahn. Will man jedoch die Sonde in einen niedrigen Orbit um den Merkur bringen, so daß man den Planeten auch wirklich beobachten kann, dann geht das nur mit einem elektrischen Antrieb“ erläutert Giuseppe Racca, der Smart-1-Projektleiter. Mit dem Ionenantrieb werden kommende Esa-Missionen wie Bepi-Colombo zum Merkur und der Sonnenorbiter erst ermöglicht werden.

          Obwohl die Ionendüsen so effizient sind, sind sie nur etwas für den gasleeren Weltraum. Denn ihr Rückstoß ist im Gegensatz zu den chemisch betriebenen Raketen sehr schwach. Um eine Raumsonde zu starten, werden sie wohl nie eingesetzt werden, wohl aber, um den Kurs zu ändern oder die Reise langsam auf eine immense Geschwindigkeit zu bringen, sind die neuen Antriebe gut.

          „Small Missions“ sollen neue Technologien testen und so Geld sparen

          Um den Mond zu erforschen, hat Europas erste Mondsonde zehn Experimente an Bord. Darunter befinden sich leistungsstarke Röntgen- und Infrarot-Spektrometer sowie eine hochauflösende Kamera, die die Mondoberfläche über sechs Monate hinweg präzise kartografieren sollen. Denn auch mehr als 30 Jahre nach der Mondlandung der Apollo-Mission der Nasa hat der Erdtrabant einige Geheimnisse.

          Smart-1 soll aber auch neue Technologien für kommende Missionen ausprobieren. Das Experiment Kate testet beispielsweise neue Lösungen zur Datenübertragung, was für Missionen in den tiefen Weltraum wichtig ist. Ein weiteres Experiment soll die Möglichkeiten und Schwierigkeiten einer optischen Datenkommunikation via Laser ausloten.

          Denn das Esa-Programm Smart, in dessen Name sich das „small“ wenig spektakulär ausnimmt, hat zum Ziel, neue Technologien wie Ionenantrieb oder Kate zu testen, die die Kosten für Weltraummissionen senken und der europäischen Industrie Wettbewerbsvorteile verschaffen könnten. Hauptaugenmerk legt die Esa auf die Miniaturisierung gelegt. Das Programm stehe für „klein, kostengünstig und kompakt“, wie es auf der Website der Smart-Website heißt.

          Den Mond genau unter die Lupe nehmen

          Neben der Technologie-Evaluierung sind mit Smart-1 aber auch wissenschaftliche Untersuchungen geplant. Die Sonde soll den Mond genauer unter die Lupe nehmen als jedes Raumfahrzeug zuvor, heißt es bei der Esa. Das unter Federführung des Max-Planck-Instituts für Aeronomie in Katlenburg-Lindau gebaute Infrarot-Spektrometer SIR wird die mineralische Zusammensetzung der Mondoberfläche anhand der reflektierten Infrarotstrahlung systematisch untersuchen. Das nur zwei Kilogramm schwere Instrument arbeitet auf bis zu 266 unterschiedlichen Wellenlängen und erlaubt so eine detaillierte Analyse des Gesteins. Und mit Hilfe des hochauflösenden Röntgenspektrometers D-CIXS soll der Mond im kurzwelligen Röntgenbereich vollständig kartografiert und chemisch analysiert werden.

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