Urlaubsbilder vom Mond

Hans-Arthur Marsiske 31.08.2006

Auch in der Schlussphase ist die europäische Mondsonde Smart-1 noch sehr aktiv

Wenn Touristen heute schon zum Mond fliegen könnten, würden die Bilder, die sie mit ihren Mobiltelefonen aufnehmen und nach Hause schicken, vielleicht so aussehen wie die, die die europäische Weltraumorganisation Esa jetzt kurz vor dem Ende der Mondmission Smart-1 (1) veröffentlicht hat. Sie wurden nicht mit der Hauptkamera aufgenommen, sondern mit den Kameras der Star Tracker.

Aufnahme mit einer der Star Tracker-Kameras. Bild: ESOC/DTU

Diese an der Technical University of Denmark (2) gebauten Geräte dienen eigentlich Navigationszwecken. "Ihre Hauptfunktion ist es, Bilder von Sternen aufzunehmen und durch den Vergleich mit einer Sternenkarte die Ausrichtung der Raumsonde zu bestimmen", sagt John Leif Jørgensen, Chefentwickler der Star Tracker. Ihre Funktionsweise sei der von Kameras in Mobiltelefonen durchaus ähnlich. "Sie sind aber mit einer sehr viel stärkeren Linse ausgestattet, um das schwache Sternenlicht einfangen zu können." Außerdem bestehe das Kameragehäuse aus reinem Gold, um die Elektronik vor der ionisierenden Strahlung zu schützen. Eine gewöhnliche Handykamera wäre schon nach wenigen Tagen im All zerstört.

Jørgensen und sein Team hatten darum gebeten, diese Bilder mit den Star Trackern aufzunehmen, um die Leistungsfähigkeit der Geräte zu testen. "Da die Kameras für schwache Lichtverhältnisse ausgelegt sind", so Jørgensen, "können sie auch Bilder der dunklen Seite des Mondes aufnehmen, also an Stellen, wo die anderen Instrumente versagen." Da das Sternenlicht nur wenig Farbinformationen enthält, seien die Star Tracker leider nur mit Schwarzweißkameras ausgestattet. Gleichwohl hält er die Bilder für "recht spektakulär".

Die Fotosessions der Star Tracker zählen zu den Aktionen, die Octavio Camino, den Flugleiter von Smart-1, auch in den letzten Tagen der Mission noch auf Trab halten. Eigentlich könnte er sich entspannt zurücklehnen. Der Treibstoff ist längst verbraucht. Eine letzte Kurskorrektur im Juni und Juli hat dafür gesorgt, dass die Sonde nicht auf der Rückseite des Mondes abstürzt, sondern auf der Vorderseite. Dort hoffen Astronomen, den Aufschlag am Sonntagmorgen gegen 7:40 Uhr mit ihren Teleskopen beobachten zu können.

Aber von entspannter Gelassenheit keine Spur. "Wir arbeiten mit Hochdruck", sagt Camino. "Abgesehen von den nominellen Operationen wollen die Wissenschaftler in letzter Minute noch alle möglichen Experimente durchführen." Das Ende der Mission erlebt er als eine Mischung aus "Begeisterung und Trauer": "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.

Aufnahme mit einer der Star Tracker-Kameras. Bild: ESOC/DTU

"Smart" ist eine Abkürzung für "Small Missions for Advanced Research and Technology". 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 verschiedenen 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 (3). 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 5 km/sek.

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-Guyana in eine Erdumlaufbahn beförderte. Dort schaukelte sich die Sonde langsam höher und höher, indem sie jeweils im erdnächsten Abschnitt des Orbits das Ionentriebwerk aktivierte.

Auf diese Weise 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 einige Nervosität.

"Wir hatten praktisch keine Zeit zu reagieren", erinnert sich Camino. "Uns blieben nur zwei Alternativen: 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 Mondorbit.

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. Insofern hat Smart-1 für Europa nicht nur den Weg zum Mond gebahnt. Die Mission war auch ein wichtiger Prüfstein für die europäische Merkursonde Bepi-Colombo (4), deren Start für 2013 geplant ist. Sie soll den sonnennächsten Planeten ebenfalls mithilfe eines Ionentriebwerks erreichen.

Links

(1) http://www.esa.int/SPECIALS/SMART-1/index.html
(2) http://www.oersted.dtu.dk/English.aspx
(3) http://sci.esa.int/science-e/www/object/index.cfm?fobjectid=34201
(4) http://sci.esa.int/science-e/www/area/index.cfm?fareaid=30

Telepolis Artikel-URL: http://www.telepolis.de/r4/artikel/23/23447/1.html