Vor knapp 2 Stunden startete die chinesische Mondsonde Chang`e 3 an der Spitze einer modifizierten Trägerrakete vom Typ Langer Marsch 3B zu einer Reise zum Erdtrabanten. Nach 37 Jahren soll erstmals wieder eine unbemannte Landung auf dem Mond stattfinden.
Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: CAST, CCTV, Spaceflight101, Raumcon.
(Bild: CCTV)
Der Start erfolgte gegen 18.30 Uhr MEZ vom Raumfahrtgelände Xichang aus. Die Startphase konnte komplett aus verschiedenen Perspektiven beobachtet werden. Das Aussetzen der Nutzlast erfolgte knapp 20 Minuten nach dem Start.
Das etwa 3,7 t schwere Raumfahrzeug wird auf seinem etwa 5 Tage dauernden Flug zum Mond drei Antriebsphasen durchführen, in deren Verlauf das Einschwenken in einen Mondorbit vorbereitet wird. Danach folgt ein längeres Bremsmanöver. Anschließend wird zunächst eine Kreisbahn in etwa 100 Kilometern Höhe über der Mondoberfläche angestrebt, deren mondnächster Punkt anschließend auf 15 Kilometer abgesenkt wird.
Am 14. Dezember soll dann die eigentliche Landung eingeleitet und ausgeführt werden. Am Ende wird Chang`e 3, dann um etwa 2,5 t Treibstoffmasse erleichtert, mit maximal 3,8 m/s am Sinus Iridum im Meer des Regens aufsetzen. Zur Wahl des genauen Landepunktes kommen Laserentfernungsmesser, Mikrowellenradar zur Ermittlung von Position und Geschwindigkeit sowie ein Kamerasystem zur Erkennung möglicher Hindernisse zum Einsatz. Der gesamte Landevorgang soll nur etwa 700 Sekunden dauern.
(Bild: CAST/CCTV)
Der Lander trägt auf der Oberseite ein Fahrzeug, welches nach der Landung von einer Rampe auf die Oberfläche des Erdtrabanten gelangen soll. Das Fahrzeug soll sowohl ferngesteuert als auch autonom agieren können. 90 Tage Betriebszeit werden angestrebt, also soll es auch mehrere Nächte überstehen. Dafür wird das Innere des Fahrzeugs mit den Solarzellenpaneelen zugeklappt. Um etwas Wärme zu erzeugen befinden sich Radioisotopenheizelemente mit Plutonium-238 und Wärmeleitungen für die wichtigsten Instrumente an Bord.
Am Instrumentenarm des Yutu genannten Fahrzeugs befinden sich eine Fräse, mehrere (Mikroskop-)Kameras, ein Röntgenspektrometer und ein abbildendes Licht/IR-Spektrometer. Weitere Kameras sind auf einem Mast, der auch die Parabolantenne für schnelle Datenübertragung zur Erde trägt, sowie ringsum am Korpus montiert. Das Fahrzeug verfügt damit unter anderem über Umgebungswahrnehmung, Hinderniserkennung, lokale Fahrwegplanung und „Multi-Rad-Koordinierung“ bei Bewegungen.
Das Röntgenspektrometer erfasst Röntgenemissionen von Bodenmaterial, das mit Partikelstrahlen angeregt wurde. Die dabei ausgesandte Strahlung ist von den im Boden vorkommenden Elementen abhängig, woraus sich dessen Bestandteile und die Zusammensetzung ermitteln lassen. Das zweite Spektrometer zerlegt das von einer Probe reflektierte Licht in einzelne Frequenzen von etwa 450 nm bis 2.400 nm. Damit wird ein Bereich von sichtbarem, grünem Licht bis ins nahe Infrarot erfasst. Auch aus diesen Werten lassen sich Aussagen über die Zusammensetzung des Materials ableiten. Das Neue ist dabei, dass die Aufspaltung des Spektrums in einzelne Wellenlängen durch ein akustisches Verfahren erfolgt. Ein spezieller Kristall ändert seinen Brechungsindex, je nachdem, mit welcher akustischen Frequenz er angeregt wird. Die dafür erforderliche Anregung erfolgt über einen piezoelektrischen Vibrator, der seine Anregung von einem elektrischen Schwingkreis erhält. So können unterschiedliche Wellenlängen auf denselben Sensor geleitet werden, was das Gerät sehr kompakt macht.
Zur weiteren wissenschaftlichen Ausrüstung von Yutu gehört ein Bodenradar, mit dem man Messwerte bis in etwa 100 Meter Tiefe unter der Mondoberfläche gewinnen kann. Damit soll ein Bodenprofil über die gesamte Fahrstrecke erfasst werden.
Der Lander besitzt eigenes Instrumentarium, darunter mehrere Kameras sowie ein UV-Spiegelteleskop, mit dem erstmals hochauflösende astronomische Aufnahmen des Weltalls von der Mondoberfläche aus gemacht werden sollen. Beobachtungsziele sollen Galaxien, Doppelsterne, aktive Galaxienkerne, variable und besonders helle Sterne werden. Das Teleskop ist ein Ritchey-Chretien mit 150 mm Öffnung, das Licht wird über einen dreh- und kippbaren Planspiegel in das feststehende Teleskop gelenkt. Ein CCD-Chip erfasst Licht der Wellenlängen von 245 bis 340 nm mit 13 µm großen Pixeln und soll Lichtquellen bis etwa 13 mag erfassen können.
Ein weiteres Instrument auf dem Lander ist eine Kamera für extremes Ultraviolett. Diese hat ein Gesichtsfeld von 16 Grad bei einer Auflösung von 0,1 Grad. Hauptuntersuchungsgegenstand ist die Plasmashäre der Erde inklusive der Plasmapause. Für den Lander ist eine Funktionsdauer von etwa einem Jahr vorgesehen. Er soll auch über einen Radioisotopengenerator zur Erzeugung elektrischer Energie verfügen.
2015 soll die Mission mit verbesserter Technik wiederholt werden. Für etwa 2018 ist dann eine Probenrückführung von bis zu 2 kg Mondgestein geplant (Chang`e 5). Auch hier ist eine Wiederholung möglich, falls es beim ersten Versuch nicht gelingt. Optimisten sprechen bereits von der Möglichkeit einer bemannten Mondlandung zwischen 2025 und 2030.
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