Bruchlandung auf dem Mond

Raumfahrt: Die Mission der europäischen Sonde endet planmäßig. Smart-1 soll am Sonntag gezielt aufschlagen - und wird zerstört. Den Forschern lieferte sie Neues über den Mond - und ihr Ionen-Triebwerk.

Von Hans-Arthur Marsiske

366 Kilo wiegt die Sonde. Am Sonntag um 7.41 Uhr (MESZ) soll sie auf dem Mond mit 7200 km/h aufschlagen ? und dort einen Zehn-Meter-Krater hinterlassen. Foto: Esa

Dem kommenden Sonntag sieht Octavio Camino mit gemischten Gefühlen entgegen. Denn voraussichtlich am frühen Morgen gegen 7:41 Uhr wird die europäische Mondsonde Smart-1 knapp drei Jahre nach dem Start beim Aufschlag auf den Mond zerstört werden. "Das Ende unserer Mission begeistert mich, macht mich aber auch traurig", sagt der Flugleiter der ersten europäischen Mission zum Erdtrabanten. "Wir werden unser Baby verlieren."

Langfristig dürften sich aber die positiven Gefühle durchsetzen. Denn Smart-1 war außerordentlich erfolgreich. Die Sonde hat nicht nur den Astronomen eine Fülle neuer Daten über unseren nächsten kosmischen Nachbarn beschert, sondern vor allem in technologischer Hinsicht die Erwartungen übertroffen.

Smart ist eine Abkürzung für S mall M issions for A dvanced R esearch and T echnology. Die Mondsonde war die erste einer Reihe von Missionen, mit denen die europäische Weltraumorganisation Esa neue Raumfahrttechnologien erproben will.

So führte Smart-1 Experimente zur autonomen Navigation durch, kommunizierte mit der Bodenstation in unterschiedlichen Frequenzbereichen und hatte stark miniaturisierte Detektoren zur Beobachtung des Mondes im sichtbaren und infraroten Licht sowie im Röntgenbereich des Spektrums an Bord.

Hauptanliegen war aber die Erprobung eines neuen, elektrischen Antriebs. Während Raumsonden ihre Antriebsenergie bislang zumeist aus der Verbrennung eines Treibstoffs beziehen, flog Smart-1 mit einem Ionentriebwerk. Darin werden positiv geladene Ionen des Edelgases Xenon mithilfe eines elektrischen Feldes auf sehr hohe Geschwindigkeiten bis zu 40 Kilometer pro Sekunde beschleunigt. Selbst die besten chemischen Antriebe erreichen dagegen keine fünf Kilometer pro Sekunde.

Allerdings entwickeln elektrische Antriebe nur eine sehr geringe Schubkraft, die sich erst in der Schwerelosigkeit des Weltraums entfalten kann. Um dorthin zu gelangen, brauchte Smart-1 die Kraft einer über 700 Tonnen schweren Ariane-5-Rakete, die die Mondsonde am 28. September 2003 vom europäischen Startgelände in Kourou in Französisch-Guayana in eine Erdumlaufbahn beförderte. Dort schaukelte sich die Sonde höher und höher, indem sie jeweils im erdnächsten Abschnitt des Orbits das Ionentriebwerk aktivierte.

So erreichte Smart-1 am 11. November 2004 in einer Entfernung von 310 000 Kilometern einen Punkt, an dem sie sich von der Schwerkraft des Mondes einfangen ließ. Dies war ein heikles Manöver. Daher sorgte eine Fehlfunktion bei der Regelung des Xenon-Flusses im Triebwerk wenige Wochen zuvor für Nervosität.

"Wir hatten praktisch keine Zeit zu reagieren", erinnert sich Camino. "Uns blieben nur zwei Möglichkeiten: Entweder wir drehten die Sonde, um die Kontrolleinheit abzukühlen, oder wir verwendeten die Reserveeinheit, die bis dahin noch nicht eingesetzt worden war." Die Ingenieure entschieden sich für die zweite Lösung und steuerten Smart-1 mit dem Reservesystem sicher in den Mond-Orbit.

Trotz dieses Zwischenfalls zählt das exzellente Funktionieren des elektrischen Antriebs für Camino zu den größten Überraschungen der Mission. Überhaupt habe sich die Hardware insgesamt hervorragend bewährt. Dem stimmt auch Missionsleiter Bernard H. Foing zu und verweist daneben noch auf erfolgreich erprobte neue Managementstrukturen, die es ermöglicht hätten, die Mission innerhalb von nur drei Jahren zu vergleichsweise geringen Kosten von etwa 100 Millionen Euro zu realisieren.

Bemerkenswert, so Foing, seien auch die Leistungen der extrem kleinen Nutzlast. Sieben Instrumente hat Smart-1 an Bord, die insgesamt nur 19 Kilogramm wiegen. Die dienten zum Teil der genaueren Überprüfung des elektrischen Antriebs, zum Teil der Beobachtung des Mondes. Mit einer in der Schweiz entwickelten Kamera etwa fotografierte Smart-1 den Mond im sichtbaren Licht. Europa ist nach den USA die zweite Raumfahrtnation, der Bilder vom Nordpol des Mondes gelungen sind, sagt Foing stolz.

Am Nordpol entdeckte Smart-1 auch ein Gebiet, das ständig von der Sonne beleuchtet wird. Solche Gebiete sind insbesondere für zukünftige bemannte Missionen und die Errichtung von Forschungsstationen bedeutsam, weil sie die Erzeugung von Energie mithilfe von Solarzellen erleichtern und konstante Temperaturen versprechen.

Auch permanent im Schatten liegende Gebiete, die Smart-1 an beiden Polen ausgemacht hat, sind für die Forscher interessant. Hier, so hoffen sie, könnten sich größere Mengen Wassereis erhalten haben, die den Betrieb bemannter Stationen erheblich erleichtern würden. Hinweise auf solche Eislagerstätten könnten in den Daten des Infrarotspektrometers enthalten sein.

Horst Uwe Keller vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Katlenburg-Lindau, wo das Instrument gebaut wurde, dämpft jedoch die Erwartungen. Wassereis kann es nur im permanenten Schatten geben, sagt er. Ohne Licht können wir aber keine spektroskopischen Untersuchungen vornehmen. Das allenfalls vorhandene schwache Streulicht dürfte kaum für eindeutige Aussagen reichen. Erste handfeste Ergebnisse der komplizierten Datenauswertungen erwartet er zum Jahresende.

Letzte Gewissheit werden aber wohl erst Landemissionen erbringen. Erste Studien zur Landung eines Rovers auf dem Mond gebe es bereits, sagt Bernard Foing. Beschlossen sei aber noch nichts. Foing wirkt gleichwohl zuversichtlich, dass die Erkundung des Mondes nach dem Erfolg von Smart-1 auch in Europa weitergehen wird. Zunächst einmal werden aber einige der auf Smart-1 erprobten Instrumente erneut mit der indischen Mission Chandrayaan-1 2008 zum Mond fliegen. Nach den derzeitigen Plänen der Nasa könnten die ersten Menschen 2017 folgen. Der erste Europäer, so Foing, könnte im Rahmen einer internationalen Mission 2020 den Mond betreten.

erschienen am 1. September 2006