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Bruchlandung auf dem Mond

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Im Jahr 1959 fiel ein Raumschiff vom Mondhimmel hinab und schlug nahe dem Meer der Ruhe auf den Boden auf. Das Schiff selber war zertrümmert, die Mission war aber erfolgreich. Luna 2, aus der Sowjetunion wurde das erste von menschenhandgeschaffene Raumschiff, das auf dem Mond "landete".

Dies mag man nun schwer glauben, aber Luna 2 setzte einen Trend in Gang: Bruchlandungen auf dem Mond, absichtlich. Dutzende Raumschiffe folgten diesem Beispiel.

Die ersten NASA Kamikazes waren die Ranger Sonden, gebaut und gestartet in den frühen 60ern. Fünf Mal bohrten sich diese Sonden von der Größe eines Autos in den Boden und fotografierten ihren kompletten Abstieg. Sie machten als erstes detaillierte Bilder der Mondkrater, dann von Fels und Gestein, schließlich von ihrem Aufschlag. Die Daten, die dabei zur Erde geschickt wurden, waren entscheidend für den Erfolg der späteren Apollo Missionen.

Obwohl die NASA es später schaffte sanfte Landungen durchzuführen, führte man die Abstürze weiter durch. In den späten 60ern und frühen 70ern leiteten Mission Controller routinemäßig die riesigen Saturnraketen in den Mondboden hinein und erzeugten so Erschütterungen für die Seismografen der Apollo Missionen. Sie fanden heraus, dass ein Absturz viel einfacher war, als den Mond zu umrunden. Das ungleichmäßige Gravitationsfeld des Mondes zieht auf seltsame Art und Weise an Satelliten und ohne ständige Kurskorrekturen tendieren Orbiter dazu, nach unten zu fliegen. Folglich bekam der Mond ein bequemes Grab für alte Raumschiffe: Alle fünf Orbiter der NASA (1966-1972), vier sowjetische Mondsonden (1959-1965), zwei Apollo sub-Satelliten (1970-1971), Japan's Hiten Raumschiff (1993) und NASA's Lunar Prospector (1999) endeten in Kratern, die sie selbst verursachten.

Zurück in die Zukunft

All diese Erfahrung kommt nun sehr gelegen. NASA Forscher haben den wagemutigen Plan, Wasser auf dem Mond zu finden und sie tun dies durch -- Sie erraten es vielleicht schon -- Bruchlandungen. Der Name der Mission ist LCROSS, die Kurzform für Lunar Crater Observation and Sensing Satellite. Teamleiter Tony Colaprete vom NASA Ames erklärt wie es funktionieren soll: "Wir glauben, dass es gefrorenes Wasser gibt, dass in einigen, der permanent im Schatten liegenden Krater auf dem Mond, versteckt ist. Also werden wir einige dieser Krater treffen, etwas Dreck aufwirbeln und die Einschlagsfahnen nach Zeichen von Wasser durchsuchen."

Das Experiment könnte nicht wichtiger sein. Die NASA kehrt zum Mond zurück und wenn die Forscher dort eintreffen, benötigen sie Wasser. Wasser kann in Wasserstoff, für Raketentreibstoff sowie Sauerstoff, zum Atmen, aufgespalten werden. Es kann mit Mondstaub vermischt werden, um Zement zu erhalten, ein Baummaterial. Wasser ist ein hervorragendes Schutzschild gegen Strahlung und wenn man Durst bekommt, kann man es trinken. Eine Möglichkeit besteht darin Wasser direkt von der Erde zum Mond zu schicken, was allerdings teuer ist. Eine bessere Idee wäre es, dass Wasser direkt aus dem Boden des Mondes zu gewinnen.

Aber ist es da? Das soll LCROSS herausfinden. 

Die Suche beginnt Ende 2008, wenn LCROSS die Erde verlassen wird, an Bord derselben Rakete wie der Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO), einem größeren Raumschiff, dass auf seiner eigenen Mission fliegen wird. Nach dem Start werden die Schiffe getrennt und fliegen zum Mond, LRO wird ihn umkreisen, LCROSS auf ihm aufschlagen.

Eigentlich, sagt Colaprete, "werden wir zwei Bruchlandungen durchführen." LCROSS ist ein doppeltes Raumschiff: ein kleines, schlaues Mutterschiff und ein großer, nicht so schlauer Antrieb. Das Mutterschiff wird "Hirtenschiff" genannt, weil es den Antrieb zum Mond leitet. Sie reisen gemeinsam zum  Mond, treffen ihn jedoch getrennt.

Der Antrieb trifft zuerst auf, ein wilder Einschlag, der 2 Tonnen Masse und 10 Milliarden Joule kinetischer Energie, als hellen Blitz aus Hitze und Licht, freisetzen wird. Forscher erwarten, dass der Einschlag einen Krater von etwa 20 Metern Durchmesser erzeugen, sowie eine Fahne aus Staub bis zu 40 km in die Höhe schießen wird.

Dicht dahinter wird das Hirtenschiff den Einschlag fotografieren und dann direkt durch die Trümmerfahne fliegen. Spektrometer an Bord können die beleuchtete Fahne nach Zeichen von Wasser (H2O), Wasserfragmenten (OH), Salzen, Ton, hydrierten Mineralien und bestimmten organischen Molekülen durchsuchen. "Wenn es dort Wasser gibt, oder etwas anderes Interessantes, werden wir es finden," sagt Colaprete.

Das Hirtenschiff wird dann seinen eigenen, tödlichen Abstieg beginnen. Wie die alten Ranger wird es in Richtung Mondoberfläche tauchen und seine Kameras werden dabei fotografieren. Auf der Erde werden die Controller den glühenden Krater des Antriebs sehen, wie er das Gesichtsfeld immer weiter abdecken wird -- eine berauschende Abfahrt.

Bis ganz zum Ende werden die Spektrometer des Hirtenschiffes nach Wasser Ausschau halten. "Wir werden in der Lage sein den Datenstrom bis 10 Sekunden vor dem Einschlag aufzuzeichnen," sagt Colaprete. "Und wir sollten genug Kontrolle haben, im Abstand von höchstens 100 Metern des Antriebskraters zu landen."

Das Hirtenschiff ist ein Drittel leichter als der Antrieb, weswegen sein Einschlag proportional kleiner sein wird. Trotzdem wird das Hirtenschiff seinen eigenen Krater, sowie eine Fahne erzeugen und dem des Antriebs hinzufügen. Astronomen hoffen, dass die kombinierten Fahnen von der Erde aus sichtbar sein werden, und so Beobachtungen auch nach der Zerstörung des Hirtenschiffes erlauben.

Viele Leser werden sich an den Absturz des Lunar Prospector im Jahr 1999 erinnern. Mission Controller leiteten das Schiff in den Shoemaker Krater, nahe den Südpol des Mondes, in der Hoffnung Wasser herauszuschlagen -- genau wie LCROSS. Es wurde aber kein Wasser gefunden.

"LCROSS hat eine größere Erfolgsaussicht," sagt Colaprete. Zum einen liefert LCROSS mehr als 200 Mal die Einschlagsenergie des Lunar Prospector und wird daher einen tieferen Krater freilegen, sowie den Staub höher aufwirbeln, wo man ihn direkt sehen kann. Während die Fahne des Lunar Prospector nur von Teleskopen von der Erde aus beobachtet wurde, die 400.000 Kilometer entfernt waren, wird LCROSS´s Fahne vom Hirtenschiff aus geringer Entfernung untersucht, mit Instrumenten die speziell für diesen Zweck gebaut wurden.

Nur eine Frage bleibt noch offen: Wo wird LCROSS zuschlagen?

"Wir haben uns noch nicht entschieden," sagt er. Die besten Stellen sind möglicherweise die Krater an den Polen, mit schattigen Böden, in denen Wasser, welches vor langer Zeit von Kometen eingelagert wurde, gefror und bis heute überlebt hat. Weniger Orthodoxe Möglichkeiten sind Schluchten, Rillen und Lavakanäle. "Es gibt viele Kandidaten. Wir werden ein Treffen von Forschern einberufen, um über die Vorteile der verschiedenen Stellen zu diskutieren und schlussendlich eine heraussuchen."

Amateurastronomen: Mit Teleskopen ab 6 Zoll Durchmesser könnten Sie in der Lage sein, den LCROSS Einschlagsblitz zu sehen. Für den Bruchteil einer Sekunde wird die Explosion so hell leuchten wie ein Stern der Helligkeit 7 oder 8. Es gibt aber einen Haken: "Wenn wir in einem tiefen Krater am Pol landen, könnte der Blitz durch die steilen Kraterwände verdeckt werden," sagt Colaprete. "Wir werden mehr wissen, nachdem eine Landestelle ausgewählt wurde."

Quelle: Science@NASA

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