Wärmebildkamera soll Wasser auf dem Mond kartieren

Am 26. Februar begann eine neue Etappe in der Erforschung des Mondes: Die Nasa startet ihre Lunar Trailblazer-Mission, die dazu beitragen soll, Wasserquellen auf der Mondoberfläche präzise zu kartieren. Im Mittelpunkt dieser ambitionierten Unternehmung steht eine hochmoderne Wärmebildkamera, entwickelt von Forschenden der physikalischen Fakultät der Universität Oxford. Ihr Ziel ist es, wichtige Daten zu liefern, die helfen, die Dynamik des lunaren Wasserkreislaufs zu verstehen und die Grundlage für künftige robotische sowie bemannte Missionen zu schaffen.

So funktioniert die Kartierung des Mondes

Die Lunar Trailblazer-Sonde wird, sobald sie in die Mondumlaufbahn eintritt, ein präzises Messprogramm beginnen. Mit einem Gewicht von rund 200 Kilogramm und der Größe einer durchschnittlichen Waschmaschine ist der Satellit zwar kompakt, aber technologisch hochgerüstet. Er wird die Oberfläche des Mondes mit einer Auflösung von 50 Metern kartieren. Täglich werden dabei bis zu zwölf Datensätze gesammelt, die sowohl die Temperaturverteilung als auch die mineralogische Zusammensetzung des Mondbodens erfassen.

Besonderes Augenmerk gilt dabei den sogenannten „permanent beschatteten Regionen“ – insbesondere den Kratern am Südpol des Mondes, die nie direktes Sonnenlicht erhalten. In diesen extrem kalten Bereichen könnten sich bis zu 600 Millionen Tonnen Wassereis befinden. Sollte dies bestätigt werden, eröffnen sich weitreichende Nutzungsmöglichkeiten. Das gefundene Wassereis könnte gereinigt als Trinkwasser verwendet werden, oder – durch elektrochemische Prozesse – zu Treibstoff und Sauerstoff umgewandelt werden. Dies wäre ein bedeutender Schritt für die Planung zukünftiger bemannter Missionen und die mögliche Errichtung einer dauerhaften Mondstation.

Blick auf den Lunar Thermal Mapper (LTM)

Eines der beiden Hauptinstrumente der Mission, der Lunar Thermal Mapper (LTM), wurde von der Planetary Experiments Group an der Universität Oxford entwickelt. Dieses fortschrittliche Gerät misst die Temperaturen der Mondoberfläche und analysiert deren mineralogische Zusammensetzung, um die Präsenz von Wasser eindeutig nachzuweisen.

Gemeinsam mit dem High-resolution Volatiles and Minerals Moon Mapper (HVM3), entwickelt von der Nasa und dem Jet Propulsion Laboratory (JPL), wird der LTM die bisher detailreichsten Karten von Wasservorkommen auf dem Mond erstellen. Diese Zusammenarbeit ist ein Beispiel für internationale Spitzenforschung und ermöglicht es, die geologischen und thermischen Eigenschaften des Mondes mit einer bisher unerreichten Genauigkeit zu erfassen.

Ein Projekt der Nasa mit internationaler Zusammenarbeit

Die Nasa wählte die Lunar Trailblazer-Mission 2019 im Rahmen des Small Innovative Missions for Planetary Exploration (SIMPLEx)-Programms aus. Dieses Förderprogramm zielt darauf ab, kostengünstige Raumfahrtmissionen mit einem hohen wissenschaftlichen Nutzen zu realisieren.

Die Mission ist als Sekundärnutzlast konzipiert und wird im Rahmen einer Mondlandemission von Intuitive Machines an Bord eines größeren Raumfahrzeugs starten. Sollte der Start am Kennedy Space Center in Florida planmäßig verlaufen, werden die ersten wissenschaftlichen Daten des Lunar Thermal Mapper (LTM) bereits innerhalb der ersten drei Tage nach dem Erreichen der Umlaufbahn zur Erde gesendet.

Energieeffizienter Flug

Eine Besonderheit dieser Mission ist der sogenannte „Low-Energy Transfer“, eine Flugbahn, die die Schwerkraft von Sonne, Erde und Mond gezielt nutzt. Anstatt den direkten Weg zum Mond zu nehmen, wird die Sonde zunächst über einen weiten Bogen hinaus ins All geschleudert.

Die Schwerkraftwirkung zieht das Raumfahrzeug anschließend wieder zurück, wodurch nur minimale Energie für Kurskorrekturen benötigt wird. Diese energieeffiziente Flugroute verlängert zwar die Reisedauer auf etwa vier bis sieben Monate, spart aber wertvollen Treibstoff – ein entscheidender Faktor für die Mission.

Technologische Expertise aus Großbritannien

Die Entwicklung des LTM wurde mit einem Budget von 3,1 Millionen Pfund durch die britische Raumfahrtbehörde (UK Space Agency) sowie das Ministerium für Wissenschaft, Innovation und Technologie (DSIT) gefördert. Die Planetary Experiments Group der Universität Oxford blickt auf eine mehr als 50-jährige Tradition in der Entwicklung innovativer Raumfahrtkomponenten zurück. Frühere Projekte umfassten Beiträge zu Missionen, die den Mars, den Saturn und andere Himmelskörper unseres Sonnensystems erkundet haben.

Professor Neil Bowles, leitender Wissenschaftler des Projekts, hebt die Bedeutung der Mission für das Forschungsteam hervor: „Der Lunar Thermal Mapper wurde hier in Oxford entworfen, gebaut und getestet, und der Start ist ein wichtiger Moment für unser gesamtes Team. Die Temperaturmessungen werden dazu beitragen, das Vorhandensein des Wassersignals in den Messungen von HVM3 zu bestätigen, und die beiden Instrumente werden zusammenarbeiten, um die Zusammensetzung des Mondes zu kartieren und uns Details zu zeigen, die bisher nur angedeutet wurden.“

Die Suche nach der Herkunft des Mondwassers

Ein weiterer zentraler Forschungsaspekt dieser Mission ist die Klärung der Frage, wie Wasser überhaupt auf den Mond gelangte. Verschiedene Theorien existieren dazu: Eine Hypothese besagt, dass Kometen oder sogenannte „nasse Asteroiden“ Wassereis auf die Mondoberfläche transportiert haben könnten. Andere Forschende vermuten, dass Vulkanausbrüche in der Frühzeit des Mondes Wasserdampf freigesetzt haben. Eine weitere Möglichkeit ist die Wechselwirkung von Wasserstoff aus dem Sonnenwind mit Sauerstoffatomen auf der Mondoberfläche, die Wassermoleküle bildet. Die Daten des Lunar Trailblazer könnten dazu beitragen, die wahrscheinlichste dieser Theorien zu bestätigen.

Die erwarteten Forschungsergebnisse werden nicht nur unser Verständnis des Mondes erweitern, sondern auch praktische Anwendungen für zukünftige Raumfahrtmissionen ermöglichen. Lauren Taylor, Leiterin für Großprojekte bei der britischen Raumfahrtbehörde, betont: „Diese Mission wird unschätzbare Daten über die Wasserressourcen des Mondes liefern, zukünftige bemannte Missionen unterstützen und unser Verständnis der Mondumgebung verbessern.“

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