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31. Oktober 2012

ESA plant Mission für 2019: Wettflug zum Mond

 Von Thomas Bührke
Die unbemannte Mondfähre vor der Landung auf dem Mond (Computerbild des Raumfahrtkonzerns Astrium).  Foto: dpa

Die Europäer planen eine technisch komplizierte Landung am unerforschten Südpol des Erdtrabanten. Kann die ESA damit ihre Konkurrenz überholen?

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Die Europäer planen eine technisch komplizierte Landung am unerforschten Südpol des Erdtrabanten. Kann die ESA damit ihre Konkurrenz überholen?

Vor fünf Jahren träumten deutsche Forscher davon, mit einem eigenen Raumschiff den Mond zu erkunden. Daraus wurde nichts. Doch nun stehen die Chancen nicht schlecht, dass Europa mit vereinten Kräften den Sprung wagt. Das Raumfahrtunternehmen Astrium in Bremen hat für die Europäische Weltraumorganisation ESA eine Mondlande-Studie erstellt, über die der Ministerrat im November diskutieren wird. Neben den Europäern planen auch China, Indien und Japan neue Missionen zum Erdtrabanten. Ihnen geht es um den Beweis, dass sie technologisch zum Westen aufgeschlossen haben.

Schon vor einem halben Jahrhundert sind US-amerikanische und sowjetische Raumsonden auf dem Mond gelandet. Doch für den European Lunar Lander haben die Forscher und Raumfahrtingenieure einen ganz speziellen Landeplatz ausgesucht: die unerforschte Südpolregion. „Hier kann Europa die Technologien demonstrieren, die für zukünftige Missionen zum Mond, aber auch zum Mars nötig sein werden“, sagt der Leiter der Astrium-Studie, Peter Kyr.

Das Computerbild zeigt, wie das Raumschiff 2019 am Südpol des Mondes aufsetzen könnte.
Das Computerbild zeigt, wie das Raumschiff 2019 am Südpol des Mondes aufsetzen könnte.
Foto: dpa

Die lunare Antarktis bietet den Mondforschern eine Eigenart, die sich sonst nirgends findet: ewiges Licht. Auf dem Mond herrschen fast überall abwechselnd zwei Wochen lang Tag und Nacht. Soll eine Raumsonde längere Zeit arbeiten, so muss sie die 14-tägigen Dunkelphasen überstehen, bei denen die Temperatur auf bis zu minus 160 Grad Celsius sinkt. Ein derzeit technisch unüberwindbares Problem, zumindest für die ESA, die keine Radioisotopen-Generatoren verwendet.

Am Südpol gibt es jedoch einige Berge, auf deren Gipfeln die Sonne nie untergeht. Diese Gebiete haben die Mondforscher mit Bildern und Messdaten des Lunar Reconnaissance Orbiter der Nasa identifiziert. Das Problem ist allerdings: Es handelt sich um nur wenige Zehn Meter breite und hundert Meter lange Grate. „Wenn die Landung nicht genau klappt, steht die Sonde vielleicht komplett im Dunkeln“, sagt Mondforscher Harald Hiesinger von der Universität Münster.

Heikle Landung auf dem Mond

Auf Hilfe von der Erde kann der Lunar Lander nicht hoffen, denn er muss vollautomatisch agieren. Die insgesamt eine Stunde dauernde Abstiegsphase wird aus einer Höhe von hundert Kilometern in mehreren Stufen erfolgen. Der Bordcomputer vergleicht dabei ständig die aktuellen Aufnahmen der Oberfläche mit gespeicherten Karten und bringt das Fahrzeug langsam in Bodennähe. „Die letzten 90 Sekunden sind dabei besonders kritisch“, sagt Kyr. Auf den derzeitigen Aufnahmen lassen sich nämlich kleinere Felsen, Mulden und Abhänge nicht mehr erkennen. Hier muss der Computer eigenständig navigieren und eine geeignete Landestelle finden. „Wenn die von uns ausgewählte Stelle nicht geeignet ist, kann der Lander im Radius von einigen hundert Metern einen anderen Ort suchen“, so Kyr.

Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) betreibt für dieses Unternehmen in seinem Institut für Raumfahrtsysteme in Bremen eine Simulationsanlage. Außerdem bauen die Ingenieure auf ihre Erfahrungen mit dem Steuerungssystem des europäischen Raumfrachters ATV, der autonom an der ISS andocken kann.

Selbst wenn der Lander einen optimalen Platz findet, ist noch nicht garantiert, dass er auch immer Licht empfängt. Die Sonne steht nur wenige Grad über dem Horizont, wirft deshalb lange Schatten und wandert in vier Wochen einmal um die Sonde herum. Deshalb wird es sich kaum vermeiden lassen, dass die Sonne auch einmal hinter einem Berg oder einem nahen Felsen verschwindet. Für diesen Fall muss eine Batterie für ein bis zwei Tage Strom liefern können. Auch die Erde wandert am Horizont entlang, wird aber wegen der Neigung der Umlaufbahn immer wieder für zwei Wochen unter den Horizont sinken. In diesen Phasen muss der Lander autonom weiterarbeiten. Auch ein kleines Fahrzeug ist geplant, das die Umgebung erkunden könnte.

Vor allem die Frage nach der Entstehung des Mondes ist interessant. Gesteinsanalysen könnten hier weitere Anhaltspunkte liefern. Nicht zuletzt wird die Frage heiß diskutiert, ob unter der Oberfläche Wassereis und Bodenschätze existieren. Für mögliche zukünftige bemannte Mondbasen zentrale Fragen.

Wenn der ESA-Ministerrat im November grünes Licht gibt, kann das Projekt in die nächste Phase übergehen, Ende 2014 wird dann endgültig über die Realisierung entschieden. Vier Jahre später könnte die erste europäische Sonde auf dem Mond landen.

Auch andere Nationen haben den Erdbegleiter als Ziel auserkoren. China hat bereits mit den beiden Sonden Chang’e-1 und -2 die Oberfläche aus der Umlaufbahn kartografiert. Als Nächstes sollen ein Rover abgesetzt und vielleicht bis Ende dieses Jahrzehnts Bodenproben zur Erde geholt werden. Auch Indien hat bereits eine Sonde in eine Mondumlaufbahn geschickt und will zusammen mit der russischen Weltraumbehörde einen Lander mit einem Fahrzeug auf der Oberfläche absetzen. Das gleiche Ziel verfolgt zudem die japanische Weltraumbehörde.

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