Quelle: WWU 18. Januar 2024.

18. Januar 2024 – Der Mond unserer Erde ist fast vollständig mit Staub bedeckt. Anders als auf der Erde ist dieser Staub nicht durch Wind und Wetter glatt geschliffen, sondern scharfkantig und zusätzlich elektrostatisch aufgeladen. Bereits seit der Apollo-Ära Ende der 1960er-Jahre wird dieser Staub untersucht. Nun hat ein internationales Forschungsteam unter der Leitung von Dr. Ottaviano Rüsch von der Universität Münster erstmals besondere metergroße Felsen auf der Mondoberfläche entdeckt, die mit Staub bedeckt sind und vermutlich einzigartige Eigenschaften aufweisen – etwa magnetische Anomalien. Die wichtigste Erkenntnis der Wissenschaftler ist, dass nur sehr wenige Felsblöcke auf dem Mond eine Staubschicht mit speziellen Reflexionseigenschaften haben. Zum Beispiel reflektiert der Staub auf diesen neu entdeckten Felsblöcken das Sonnenlicht anders als auf bisher bekannten Gesteinen. Diese neuen Erkenntnisse helfen den Wissenschaftlern, Prozesse zu verstehen, die die Mondkruste bilden und verändern. Die Studienergebnisse sind im Fachjournal „Journal of Geophysical Research – Planets“ erschienen.

Es ist bekannt, dass es auf der Mondoberfläche magnetische Anomalien gibt, insbesondere in der Nähe einer Region namens Reiner Gamma. Die Frage, ob Gesteinsbrocken magnetisch sein können, wurde jedoch noch nie untersucht. „Das derzeitige Wissen über die magnetischen Eigenschaften des Mondes ist sehr gering, sodass diese neuen Gesteine Aufschluss über die Geschichte des Mondes und seines magnetischen Kerns geben werden“, ordnet Ottaviano Rüsch vom Institut für Planetologie die Entdeckung ein. „Dazu haben wir erstmals die Wechselwirkungen von Staub mit Gesteinsbrocken in der Reiner-Gamma-Region untersucht – genauer gesagt die Variationen in den Reflexionseigenschaften dieser Gesteine. Beispielsweise können wir daraus ableiten, zu welchem Anteil und in welche Richtung das Sonnenlicht von diesen großen Felsen reflektiert wird.“ Die Aufnahmen wurden von der NASA-Raumsonde Lunar Reconnaissance Orbiter durchgeführt, die den Mond umkreist.

Ursprünglich war das Forschungsteam an zerklüfteten Gesteinsbrocken interessiert. Sie hatten zunächst mithilfe künstlicher Intelligenz etwa eine Million Bilder nach solchen Gesteinsbrocken durchsucht – diese Aufnahmen stammen ebenfalls vom Lunar Reconnaissance Orbiter. „Moderne Datenverarbeitungsmethoden ermöglichen uns komplett neue Einblicke in globale Zusammenhänge – gleichzeitig finden wir auf diese Weise immer wieder unbekannte Objekte, so wie die anomalen Gesteinsbrocken, die wir in dieser neuen Studie untersuchen“, sagt Valentin Bickel vom Center for Space and Habitability der Universität Bern. Der Suchalgorithmus identifizierte rund 130.000 interessante Gesteinsbrocken, die Hälfte davon untersuchten die Wissenschaftler. „Wir erkannten auf nur einem Bild einen Felsbrocken mit markanten dunklen Bereichen. Dieses Gestein unterschied sich stark von allen anderen, da es weniger Licht in Richtung Sonne zurückstreut als andere Gesteine. Wir vermuten, dass das an der besonderen Staubstruktur liegt, etwa an der Dichte und der Korngröße des Staubs“, erklärt Ottaviano Rüsch. „Normalerweise ist der Mondstaub sehr porös und reflektiert viel Licht in die Beleuchtungsrichtung. Wenn der Staub aber kompaktiert wird, steigt gewöhnlich auch die Helligkeit insgesamt. Dies ist bei den beobachteten staubbedeckten Felsen nicht der Fall“, fügt Marcel Hess von der TU Dortmund hinzu. Dies sei eine faszinierende Entdeckung – allerdings stehen die Wissenschaftler noch am Anfang, diesen Staub und seine Wechselwirkungen mit dem Gestein zu verstehen. In den kommenden Wochen und Monaten wollen die Forscher die Prozesse weiter untersuchen, die zu den Wechselwirkungen zwischen Staub und Felsen sowie zu der Entstehung der besonderen Staubstruktur führen. Zu diesen Prozessen gehören zum Beispiel die Anhebung des Staubs aufgrund elektrostatischer Aufladung oder die Wechselwirkung des Sonnenwinds mit lokalen Magnetfeldern.

Neben zahlreichen anderen internationalen unbemannten Raumfahrtmissionen zum Mond schickt die NASA in den kommenden Jahren einen automatischen Rover, einen fahrbaren Roboter, in die Reiner-Gamma-Region, um ähnliche Arten von Felsblöcken mit speziellem Staub zu finden. Auch wenn es noch Zukunftsmusik ist: Ein besseres Verständnis der Staubbewegung kann beispielsweise bei der Planung menschlicher Siedlungen auf dem Mond helfen. Denn aus den Erfahrungen der Apollo-Astronauten weiß man, dass Staub viele Probleme aufwirft, etwa die Verunreinigung technischer Geräte oder der Weltraumstationen.

Originalpublikation
Rüsch, O., Hess, M., Wöhler, C., Bickel, V. T., Marshal, R. M., Patzek, M., & Huybrighs, H. L. F. (2024). Discovery of a dust sorting process on boulders near the Reiner Gamma swirl on the Moon. Journal of Geophysical Research: Planets, 129, e2023JE007910. Doi: 10.1029/2023JE007910
https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2023JE007910

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• Mond

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Quelle: Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung.

23. September 2021 – In den Polarregionen des Mondes finden sich Krater und Senken, in die niemals Sonnenlicht fällt. Die bisher höchstaufgelösten Bilder aus der ewigen Nacht von 17 solcher Gebiete legt eine Gruppe von Forschern unter Leitung des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen heute in der Fachzeitschrift Nature Communications vor. Solche Gebiete könnten gefrorenes Wasser enthalten, was sie zu attraktiven Zielen für zukünftige Mond-Missionen macht. Die Forscher konzentrierten sich auf relativ kleine und leicht zugängliche Krater mit besonders sanften Hängen. Wie vor drei Tagen bekannt wurde, liegen drei der untersuchten Krater innerhalb der jüngst ausgewählten Landeregion des Volatiles Investigating Polar Exploration Rovers (VIPER) der NASA, der 2023 auf dem Mond aufsetzen soll. Schon jetzt einen Eindruck aus ihrem Innern zu gewinnen, hatte sich bisher als schwierig erwiesen, da sich Raumsonden bisher auf lange Belichtungszeiten verlassen mussten, was wiederum die Bilder verschmierte. Mit Hilfe von Streulicht und neuartigen, selbstlernenden Algorithmen gelang es den Forschern nun zum ersten Mal, Bilder mit einer Auflösung von bis zu 1-2 Metern pro Pixel zu produzieren.

Der Mond ist eine kalte, trockene Wüste. Da ihn – anders als die Erde – keine schützende Atmosphäre umgibt, ist das Wasser aus seiner Entstehungszeit unter dem Einfluss der Sonneneinstrahlung längst verdunstet und ins All entwichen. Allein einige Krater und Senken in den Polarregionen unseres Nachbarn geben Anlass, trotzdem auf begrenzte Wasservorkommen zu hoffen. Einige dieser Gebiete haben Wissenschaftler des MPS, der Universität Oxford und des NASA Ames Research Center jetzt genauer unter die Lupe genommen.

„Da das Sonnenlicht in der Nähe von Nord- und Südpol sehr flach einfällt, erreicht es dort den Boden einiger Krater und Senken nie“, erklärt Dr. Valentin Bickel vom MPS, Erstautor der neuen Studie. In dieser „ewigen Nacht“ herrschen mancherorts so kalte Temperaturen, dass gefrorenes Wasser wahrscheinlich über Millionen von Jahren überdauern kann. Einschläge von Kometen oder Asteroiden könnten es eingetragen haben oder es könnte durch Vulkanausbrüche oder die Wechselwirkung mit dem Sonnenwind entstanden sein. Messungen des Neutronenflusses und der Infrarotstrahlung, die in den vergangenen Jahren mit Hilfe von Raumsonden gelangen, deuten auf Wasser in diesen Regionen hin. Ein direkter Nachweis gelang der NASA-Mondmission Lunar Crater Observation and Sensing Satellite (LCROSS): Vor zwölf Jahren feuerte die Sonde aus dem All ein Projektil auf den verschatteten Südpolkrater Cabeus ab. Wie spätere Auswertungen zeigten, enthielt die so aufgewirbelte Staubwolke Wasser in nicht unbeträchtlicher Menge.

Die dauerhaft verschatteten Gebiete sind jedoch nicht nur von wissenschaftlichem Interesse. Sollten sich jemals Menschen über längere Zeiträume auf dem Mond aufhalten, wäre natürlich vorkommendes Wasser eine wertvolle Ressource – und die dunklen Krater und Senken eine wichtige Anlaufstelle. Der unbemannte NASA-Rover VIPER etwa soll deshalb ab 2023 die Südpolregion auskundschaften und auch in das Innere solcher Gebiete vordringen. Um sich schon jetzt – etwa zur Missionsplanung – ein genaues Bild von deren Topographie und Geologie zu machen, sind Aufnahmen von Raumsonden unerlässlich. Der Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) der amerikanischen Weltraumbehörde NASA liefert seit 2009 entsprechende Bilder.

Nur Streu- und Sternenlicht

Doch Bilder aus dem tiefen Dunkel der verschatteten Krater aufzunehmen, ist für die altgediente Raumsonde außergewöhnlich schwierig; schließlich sind die einzigen Lichtquellen Streulicht, das etwa von der Erde und der umgebenden Topographie reflektiert wird, und schwaches Sternenlicht. „Da die Raumsonde in Bewegung ist, sind die LRO-Aufnahmen bei langen Belichtungszeiten völlig verschmiert“, erklärt Ben Moseley von der Universität Oxford, ein Co-Autor der Studie. Bei kurzen Belichtungszeiten ist zwar die räumliche Auflösung deutlich besser. Wegen der geringen Lichtmenge, die zur Verfügung steht, lässt sich jedoch kaum zwischen echten geologischen Strukturen und Rauschen unterscheiden.

Um das Problem zu mildern, haben die Forscher den selbstlernenden Computeralgorithmus HORUS (Hyper-effective nOise Removal U-net Software) entwickelt, der solch verrauschte Aufnahmen „aufräumt“. Er nutzt mehr als 70.000 LRO-Kalibrationsbilder, die auf der Schattenseite des Mondes aufgenommen wurden, sowie Informationen über Kamera-Temperatur und die Flugbahn der Raumsonde um zu unterscheiden, welche Struktur im Bild ein Artefakt der Messung ist und welche echt. Auf diese Weise erreichen die Forscher eine Auflösung von etwa 1-2 Metern pro Pixel. Das ist fünf- bis zehnmal so genau wie alle bisherigen Aufnahmen.

Felsbrocken, Krater und helle Flecken

Bilder von 17 verschatteten Gebieten mit Flächen zwischen 0,18 und 54 Quadratkilometern aus der Südpolregion des Mondes haben die Forscher auf diese Weise nun neu ausgewertet. Deutlich klarer als zuvor treten dadurch kleinere geologische Strukturen von einigen Metern Größe zu Tage. Dazu zählen etwa Felsbrocken oder sehr kleine Krater, wie sie überall auf der Mondoberfläche zu finden sind. Da der Mond keine Atmosphäre besitzt, stürzen auch immer wieder sehr kleine kosmische Brocken auf seine Oberfläche und hinterlassen dort solche Mini-Krater.

„Mit Hilfe der neuen Bilder ist es nun möglich, die Geologie der dunklen Gebiete besser als zuvor zu verstehen“, erklärt Moseley. So erlauben etwa die Anzahl und die Form der Kleinstkrater Aufschluss über Alter und Beschaffenheit der Oberfläche. Außerdem lassen sich so potentielle Hindernisse für einen Rover oder Astronauten besser erkennen. In einem der untersuchten Krater auf dem Leibnitz Plateau entdeckten die Forscher einen auffallend hellen Mini-Krater. „Die vergleichsweise helle Färbung könnte darauf hinweisen, dass dieser Krater recht jung ist“, so Bickel. Da eine solch frische Schramme recht unverfälschte Einblicke in tiefere Schichten ermöglicht, könnte diese Stelle ein interessantes Ziel für zukünftige Missionen sein, schlagen die Forscher vor.

Hinweise auf oberflächennahes gefrorenes Wasser wie etwa größere helle Flächen finden sich in den neuen Ansichten nicht. „Wahrscheinlich ist es in einigen der Gebiete, die wir uns vorgenommen haben, doch ein wenig zu warm“, mutmaßt Bickel. Wahrscheinlich ist es jedoch, dass das Mond-Wasser nicht als gut sichtbare Ablagerung an der Oberfläche vorkommt. Stattdessen könnte es mit dem Gestein und Staub vermischt oder im Untergrund verborgen sein.

Um dieser und anderen Fragen nachzugehen, wollen die Forscher im nächsten Schritt möglichst viele weitere verschattete Krater mit ihrem neuen Algorithmus untersuchen. „In der aktuellen Veröffentlichung wollten wir zeigen, was unser Algorithmus leisten kann. Jetzt wollen wir ihn möglichst flächendeckend anwenden“, so Bickel.

Diese Arbeit wurde durch das Frontier Development Lab (FDL.ai) unterstützt, einer Kooperationsvereinbarung zwischen der NASA, dem SETI Institut (seti.org), und Trillium Technologies Inc, in Partnerschaft mit der Luxembourg Space Agency und Google Cloud.

Originalveröffentlichung
V.T. Bickel, B. Moseley, I. Lopez-Francos, M. Shirley:
Peering into lunar permanently shadowed regions with deep learning,
Nature Communications, 23. September 2021

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• Mond

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Quelle: MPS.

An steilen Abhängen können einzelne Gesteinsbrocken in Bewegung geraten; teils schlitternd, teils rollend und hüpfend donnern sie ins Tal. Das ist auf der Erde so – und vermutlich auch auf dem Mond. Forscher des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen und der ETH Zürich haben jetzt ein Archiv mit mehr als zwei Millionen Aufnahmen der Mondoberfläche ausgewertet und legen heute in der Fachzeitschrift Nature Communications die erste globale Karte der Felsstürze auf dem Erdtrabanten vor. Ihre Auswertungen zeigen, dass dort nicht in erster Linie Mondbeben, sondern vor allem Einschläge von Asteroiden die Ursache von Felsstürzen sind – und dass sich auf diese Weise selbst Milliarden Jahre alte Landschaften noch immer verändern.

Im Oktober 2015 kam es in den Schweizer Alpen zu einem spektakulären Felssturz: In den späten Morgenstunden löst sich plötzlich ein mehr als 1500 Kubikmeter großer, schneebedeckter Felsbrocken vom Gipfel des Mel de la Niva. Auf seinem Weg in die Tiefe zerbricht er in mehrere Brocken, die ihren Weg ins Tal fortsetzen; einer der großen Brocken kommt erst am Fuße des Gipfels neben einer Berghütte zum Stillstand. Er hat eine etwa 1,4 Kilometer lange Schneise in Wald und Wiese geschlagen.

Auch auf dem Mond stürzen immer wieder Felsen ins Tal und hinterlassen auf ihrem Weg beeindruckende Spuren, wie seit den ersten unbemannten Flügen zu unserem nächsten Nachbarn im All in den 60er Jahren bekannt ist. Während der späteren Apollo-Missionen untersuchten Astronauten solche Spuren vor Ort und brachten Gesteinsproben zurück zur Erde. Eine Übersicht zu gewinnen, wie verbreitet solche Felsbewegungen sind und wo sie auftreten, war bis vor wenigen Jahren dennoch schwierig.

„Die allermeisten abgestürzten Felsbrocken auf dem Mond haben einen Durchmesser zwischen sieben und zehn Metern“, erklärt der Erstautor der neuen Studie Valentin Bickel, der am MPS und an der ETH promoviert. „Frühere Raumsonden, die den Mond untersucht haben, konnten solch kleine Strukturen nicht überall sichtbar machen“, fügt er hinzu. Erst der Lunar Reconnaissance Orbiter der NASA kartiert seit 2010 die gesamte Mondoberfläche mit der nötigen räumlichen Auflösung und Abdeckung.

Ein Archiv mit mehr als zwei Millionen dieser Aufnahmen hat Bickel in den vergangenen Monaten durchforstet. Natürlich nicht händisch. Stattdessen entwickelte er einen Suchalgorithmus, der auf der Grundlage neuronaler Netzwerke nach und nach lernt, die typischen Spuren abgehender Felsstürze in Satellitenbildern zu erkennen.

Entstanden ist so eine Karte der Mondoberfläche zwischen 80 Grad nördlich und 80 Grad südlicher Breite, die 136.610 Felsstürze mit Durchmessern von mehr als zweieinhalb Metern verzeichnet. „Die Karte bietet uns erstmals die Möglichkeit, das Auftreten von Felsstürzen auf einem anderen Himmelskörper und deren Ursachen zu untersuchen“, so Dr. Urs Mall vom MPS. Bisher hatten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler angenommen, dass vor allem Mondbeben Felsbrocken lösen und in Bewegung versetzen. Wie sich jetzt zeigt, scheinen Einschläge von Asteroiden eine deutlich wichtigere Rolle zu spielen. Sie sind anscheinend – direkt oder indirekt – für mehr als 80 Prozent aller Felsstürze verantwortlich.

„Ein Großteil der Felsstürze findet sich in der Nähe von Kraterwänden“, so Prof. Dr. Simon Löw von der ETH Zürich. Einige der Brocken lösen sich vermutlich bald nach dem Einschlag, andere deutlich später. Die Forscher gehen davon aus, dass nach einem Impakt an der Einschlagstelle ein Netzwerk aus Rissen im Untergrund entsteht. Teile der Oberfläche können so selbst noch nach sehr langen geologischen Zeiträumen mobil werden.

Selbst in den ältesten Landschaften des Mondes, also in den Gebieten der Prä-imbrischen Periode, die vor bis zu 4 Milliarden Jahren entstanden, finden sich an uralten Kratern Spuren von frischen Felsstürzen. Da solche Abdrücke nach einigen Millionen Jahren verwittern müssten, sind offenbar selbst diese alten Oberflächen noch immer im Wandel, selbst Milliarden von Jahren nachdem sie entstanden sind.

„Asteroideneinschläge beeinflussen und verändern die Geologie einer Region offenbar über sehr, sehr lange Zeiträume hinweg“, so Bickel. Zudem legen die Ergebnisse nahe, dass sich auch andere, sehr alte Oberflächen auf Körpern ohne Atmosphäre wie etwa auf dem Merkur oder dem großen Asteroiden Vesta noch immer verändern könnten.

Dort, wo die Felsstürze nicht in Zusammenhang mit Kratern stehen, deutet viel auf einen seismischen oder vulkanischen Ursprung hin. So fanden die Forscher etwa Gesteinsabgänge an vermutlich seismisch aktiven tektonischen Gräben und an Vulkanschloten mit charakteristischen Rissen und Gängen. Die neue Übersichtskarte kann so helfen, noch unbekannte, seismisch aktive Regionen zu identifizieren. Für künftige robotische oder gar bemannte Missionen zum Mond stellen solche Gebiete eine potentielle Herausforderung dar.

Literaturhinweis
Bickel VT, Aaron J, Manconi A, Loew S, Mall U: Impacts drive lunar rockfalls over billions of years. Nature Communications, 8. Juni 2020, DOI: 10.1038/s41467-​020-16653-3

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• Mond

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Quelle: Universität Bern.

Die neu entdeckten Bergrücken auf der erdzugewandten Seite des Mondes sind bedeckt mit frisch freigelegtem Mondgestein. Laut den Forschern könnten die Grate ein Beweis für aktive lunare tektonische Prozesse sein, gewissermaßen das «Echo» eines längst vergangenen Einschlags, der den Mond vor 4,3 Milliarden Jahren fast zerrissen hätte.

Es knirscht noch immer auf dem Mond
«Vermutet wird, dass der Mond schon lange tot ist. Wir stellen aber immer wieder fest, dass dies wohl nicht der Fall ist», sagt Peter Schultz, Professor am Department of Earth, Environmental and Planetary Sciences der Brown University und Mitautor der Studie, die in der Zeitschrift Geology veröffentlicht wurde. «Aus unserer Studie geht hervor, dass es auf dem Mond wohl noch immer knirscht und knackt. Beweise dafür haben wir auf den neu entdeckten Bergrücken gefunden».

Die seltsamen, kahlen Flecken
Der größte Teil der Mondoberfläche ist mit pulverförmigem, zermahlenem Gestein – dem sogenanntem Regolith – bedeckt. Diese Decke ist durch den ständigen Beschuss mit winzigen Meteoriten und anderen Himmelskörpern entstanden. Es gibt nur wenige Gebiete, die frei von Regolith sind und wo das Grundgestein des Mondes freigelegt ist.

Adomas Valantinas, Doktorand am Physikalischen Institut an der Universität Bern, der die Forschungsarbeiten leitete, während er als Gastwissenschaftler an der Brown Univertsity tätig war, nutzte die Daten des Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) der NASA: «Ich entdeckte innerhalb und um die dunklen Tiefebenen, die sogenannten Mare, seltsame kahle Flecken.»

Für die Studie verwendete Valantinas das Diviner-Instrument des Mond-Orbiters LRO, das die Temperatur der Mondoberfläche misst. So wie betonbedeckte Städte auf der Erde mehr Wärme speichern als die Landschaft, so bleiben freiliegendes Grundgestein und Blöcke auf dem Mond während der Mondnacht wärmer als Regolith-bedeckte Oberflächen. Mit Hilfe der nächtlichen Beobachtungen von Diviner fand Valantinas mehr als 500 Flecken mit freiliegendem Mondgestein auf den schmalen Bergrücken entlang der Mare.

Übereinstimmung mit alten Rissen, durch die Magma floss
Einige mit freiliegendem Grundgestein bedeckten Hügelkämme seien bereits zuvor bekannt gewesen, sagt Schultz. Aber diese Grate befanden sich an den Rändern alter, mit Lava gefüllter Einschlagbecken und könnten durch ein anhaltendes Absacken als Reaktion auf das durch die Lavaschüttung verursachte Gewicht erklärt werden. «Die Bergrücken mit dem freigelegten Gestein, die wir gefunden haben, verlangen nach einer anderen Erklärung», sagt Schultz.

Valantinas und Schultz haben die aufgrund der Diviner-Daten entdeckten Bergrücken kartiert und eine interessante Korrelation gefunden mit alten Rissen in der Mondkruste, die die GRAIL-Mission der NASA 2014 entdeckt hatte. Diese Risse waren zu Kanälen geworden, durch die Magma auf die Mondoberfläche floss und tiefe Einfurchungen bildete. Valantinas und Schultz zeigen in der aktuellen Studie auf, dass die freigelegten Grate nahezu perfekt mit den von GRAIL entdeckten tiefen Einfurchungen übereinstimmten. «Es ist fast eine Eins-zu-Eins-Korrelation», sagt Schultz. «Das lässt uns glauben, dass die Bergrücken mit freigelegtem Gestein, die wir entdeckt haben, das Resultat eines fortlaufenden Prozesses sind, der von den Ereignissen im Inneren des Mondes angetrieben wird.»

Schultz und Valantinas vermuten, dass sich die Bergkämme über diesen alten Einfurchungen immer noch nach oben wölben. Die Aufwärtsbewegung bricht die Oberfläche auf und ermöglicht es dem Regolith, in Risse und Hohlräume zu rieseln, wobei Felsblöcke freigelegt werden. Da kahle Stellen auf dem Mond ziemlich schnell überdeckt werden durch Regolith, der sich ablagert, müsse diese Rissbildung noch recht jung sein und möglicherweise sogar heute noch andauern.

Das lange Gedächtnis des Mondes
Die beiden Forscher bezeichnen das System der Bergrücken als ANTS, für Active Nearside Tectonic System. Sie glauben, dass das ANTS tatsächlich vor Milliarden von Jahren von einem gigantischen Einschlag auf der Rückseite des Mondes in Bewegung gesetzt wurde. «Es sieht so aus, als ob die Grate auf etwas reagierten, was vor 4,3 Milliarden Jahren geschah», erklärt Schultz. «Riesige Einschläge haben langanhaltende Auswirkungen. Der Mond hat ein langes Gedächtnis. Was wir heute an der Oberfläche sehen, zeugt von seinem langen Gedächtnis und den Geheimnissen, die er noch immer birgt», so Schultz weiter.

Valantinas ergänzt: «An den von uns entdeckten Standorten wird Grundgesteinsmaterial aus Mondbasalten zu finden sein, das die Astronauten der Apollo-Missionen damals nicht mit zurück zur Erde brachten.» Die Proben der Astronauten seien leicht einzusammeln gewesen, sagten aber nicht viel über die lokale Geologie aus, da man nicht exakt wisse, woher sie stammten. «Die Astronauten konnten nicht zu gefährlicheren Stellen wie steilen Kraterwänden gehen, an denen das darunter liegende Grundgestein freigelegt ist. Wenn wir auf den Mond zurückkehren, sind diese Standorte mit freiliegenden Felsblöcken von großer Bedeutung, da Proben von dort uns viele neue Informationen über den Mond liefern werden.»

Angaben zur Publikation:
A. Valantinas, P.H. Schultz: The origin of neotectonics on the lunar nearside. Geology (2020).

Berner Weltraumforschung: Seit der ersten Mondlandung an der Weltspitze
Als am 21. Juli 1969 Buzz Aldrin als zweiter Mann aus der Mondlandefähre stieg, entrollte er als erstes das Berner Sonnenwindsegel und steckte es noch vor der amerikanischen Flagge in den Boden des Mondes. Dieses Solarwind Composition Experiment (SWC), welches von Prof. Dr. Johannes Geiss und seinem Team am Physikalischen Institut der Universität Bern geplant und ausgewertet wurde, war ein erster großer Höhepunkt in der Geschichte der Berner Weltraumforschung.

Die Berner Weltraumforschung ist seit damals an der Weltspitze mit dabei. In Zahlen ergibt dies eine stattliche Bilanz: 25mal flogen Instrumente mit Raketen in die obere Atmosphäre und Ionosphäre (1967-1993), 9mal auf Ballonflügen in die Stratosphäre (1991-2008), über 30 Instrumente flogen auf Raumsonden mit, und mit CHEOPS teilt die Universität Bern die Verantwortung mit der ESA für eine ganze Mission.

Die erfolgreiche Arbeit der Abteilung Weltraumforschung und Planetologie (WP) des Physikalischen Instituts der Universität Bern wurde durch die Gründung eines universitären Kompetenzzentrums, dem Center for Space and Habitability (CSH), gestärkt. Der Schweizer Nationalsfonds sprach der Universität Bern zudem den Nationalen Forschungsschwerpunkt (NFS) PlanetS zu, den sie gemeinsam mit der Universität Genf leitet.

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• Mond

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Ein Beitrag von Christian Klempsmann. Quelle: NASA.

Bereits im Jahre 1971 wurden die Wissenschaft vor ein Rätsel gestellt, dass bis heute nicht geklärt werden konnte. Astronauten der Mission Apollo 15 fotografierten aus dem Orbit eine Gesteinsformation, die wie die Überreste eines Vulkanausbruches aussieht. Erloschene Vulkane auf dem Mond waren für die Forscher zwar keine Überraschung, da sie mit solchen Formationen aufgrund der angenommenen Entstehungsgeschichte des Mondes rechneten. Tatsächlich besteht ein großer Teil der Mondoberfläche aus erstarrter Lava, die als „Mann-im-Mond“ betrachteten Gesteinsformationen aus in Vulkanen enstandenem Basalt. Das Alter dieser speziellen Formation, die von Apollo 15 gefunden wurde, passt jedoch nicht in die Entstehungsgeschichte des Mondes.

Das Alter von Mondlandschaften lässt sich relativ genau anhand der Anzahl von Einschlagskratern ermitteln. Je Älter eine Landschaft ist, desto mehr Einschlagskrater weißt sie auf. Nach dem bisherigen Kenntnisstand endeten die vulkanischen Aktivitäten auf dem Mond vor etwa einer Milliarde Jahren.

Die „Ina“ genannte Formation wird aufgrund der Anzahl der Krater aber auf höchstens einige 10 Millionen Jahre geschätzt.

Formationen wie „Ina“ sind von der Erde aus nicht zu entdecken, da sie in ihren größten Ausdehnungen höchstens 500 Meter betragen. So blieb „Ina“ über 30 Jahre ein Rätsel, das nicht zu lösen war.

Wie sich jetzt herausgestellt hat, ist dieses Rätsel größer, als bisher angenommen. Ein Team um Sarah Braden von der Arizona State University hat Hunderte von hochauflösenden Fotos des Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) untersucht und hat mehr als 70 weitere Formationen gefunden, die „Ina“ ähneln. Diese jetzt IMP (Irregular Mare Patches) genannten Formationen haben ein Alter von höchstens 100 Millionen Jahren, sind also zu einer Zeit entstanden, als die Dinosaurier die Erde beherrschten, einige sogar von nur 50 Millionen Jahre, als Säugetiere die Dinosaurier abgelöst hatten.

John Keller, LRO-Projektwissenschaftler am Goddard Space Flight Center, schätzt die Ergebnisse als so bedeutend ein, dass man wohl die Bücher über die Mondgeschichte neu schreiben muss. Alle Nachweise über die „jungen“ vulkanischen Aktivitäten legen nahe, dass es im Inneren des Mondes möglicherweise deutlich heißer ist, als man bisher angenommen hat. Die am Projekt beteiligten Geologen schließen auch zukünftige Ausbrüche nicht gänzlich aus.

Hierzu hat die NASA auch ein Video (in englischer Sprache) veröffentlicht: Link

Weiterführende Informationen:
Heller Meteoriteneinschlag auf dem Mond

Bisher größter beobachteter Einschlag auf dem Mond

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Der Beitrag Ist der Mond aktiver als bisher gedacht? erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: JPL.

Am 14. Dezember 2013 landete die chinesische Raumsonde Chang`e 3 im nördlichen Bereich des Mare Imbrium auf dem Mond (Raumfahrer.net berichtete). An diesem Tag waren auch die Instrumente des von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebenen Mondorbiters LADEE auf den Mond ausgerichtet. Durch vergleichende Messungen unmittelbar vor und nach der Landung von Chang`e 3 versuchten die an der LADEE-Mission beteiligten Wissenschaftler Mondstaub zu detektieren, der durch den Landevorgang in die Höhe befördert wurde und der somit zu einer zeitweilig veränderten Zusammensetzung des extrem dünnen Mondatmosphäre führte. Allerdings waren diese Bemühungen leider erfolglos (Raumfahrer.net berichtete).

Ein zweiter Mondorbiter, der ebenfalls von der NASA betriebene und mit einer hochauflösenden Kamera zur Abbildung der Mondoberfläche ausgestattete Lunar Reconnaissance Orbiter (kurz „LRO„) konnte die Landung an diesem Tag dagegen nicht direkt verfolgen, da sich das Landegebiet der chinesischen Mondsonde zu diesem Zeitpunkt außerhalb des Sichtfeldes des LRO befand. Zehn Tage später, am 24. Dezember 2013, gestaltete sich die Situation dagegen anders. Innerhalb von 36 Stunden – dies entspricht 19 LRO-Umläufen um den Mond – konnte die LROC-Kamera insgesamt sechs Aufnahmen von der Landezone anfertigen.

Das am höchsten aufgelöste Foto konnte dabei am 25. Dezember um 04:52:49 MEZ angefertigt werden. Zu diesem Zeitpunkt befand sich der LRO fast genau senkrecht über Chang`e 3. Aus einer Überflughöhe von etwa 150 Kilometern erreichte die Narrow Angle Camera ( kurz „NAC“) eine Auflösung von rund 150 Zentimetern pro Pixel und konnte damit sowohl die eigentliche Mondsonde als auch den ebenfalls zur Mondoberfläche transportierten Rover Yutu abbilden.

Der Rover Yutu (zu deutsch „Jadehase“) verfügt über eine Länge von ebenfalls etwa 150 Zentimetern. Die erfolgreiche Abbildung des Rovers hat zwei Gründe. Zum einen befinden sich an den Seiten von Yutu zwei Solarpaneele, welche das Licht der Sonne sehr effizient reflektieren. Zum anderen führte der niedrige Stand der Sonne über dem Horizont zu einem relativ langen Schattenwurf. Aus diesen Gründen nimmt Yutu in den aktuellen Aufnahmen eine Fläche von etwa zwei Pixeln ein.

Durch den Vergleich mit einer vorher angefertigten Aufnahme der gleichen Region konnten die Koordinaten der Landestelle punktgenau festgelegt werden. Chang`e 3 befindet sich demzufolge bei 44,1214 Grad nördlicher Breite und 340,4884 östlicher Länge. Dieser Bereich der Mondoberfläche befindet sich 2.640 Meter unterhalb der durchschnittlichen Höhe der Mondoberfläche. Etwa 60 Meter weiter westlich befindet sich ein etwa 450 Meter durchmessender, rund 40 Meter tiefer und bisher unbenannter Impaktkrater.

Die hier befindliche Oberfläche des Mondes wird von vulkanischen Ablagerungen dominiert. Vorherige spektroskopische Analysen dieser Region führten zu dem Schluss, dass das Gelände, in dem sich Chang`e 3befindet, über ein Alter von etwa drei Milliarden Jahren verfügt. Etwa zehn Kilometer weiter nördlich befindet sich eine Region, deren Alter auf etwa 3,5 Milliarden Jahre geschätzt wird.
Verwandte Meldungen bei Raumfahrer.net:

• Change und Yutu im Ruhemodus (25. Dezember 2013)
• LADEE: Keine Anzeichen für Chang`e 3-Landung (22. Dezember 2013)
• Landeplatz von Chang`e 3 identifiziert (17. Dezember 2013)
• Yutu ist unterwegs (14. Dezember 2013)
• Chang`e 3 ist gelandet (14. Dezember 2013)
• Chang`e 3: Orbitabsenkung erfolgreich (10. Dezember 2013)
• Wissenschaftliche Ausrüstung von Chang`e 3 (3. Dezember 2013)

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• Chang`e 3 – Lunar Lander
• Mond

Der Beitrag LRO liefert Aufnahmen von Chang`e 3 erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Russische Wissenschaftler haben diese Daten analysiert und kommen zu dem Schluss, dass die bisher mit 37 km angegebene Fahrstrecke des sowjetischen Fahrzeugs auf dem Mond um mehr als 5 km länger ist. Die Ermittlung der Strecke erfolgte 1973 durch ein spezielles Messrad, welches nicht angetrieben wurde. Es unterlag offenbar einem gewissen Schlupf, wodurch die Messung recht ungenau ausfiel.

LRO verfügt über ein hochentwickeltes Kamerasystem und erreicht Auflösungen von 20 bis 50 Zentimetern pro Pixel. Dadurch sind die Fahrspuren relativ deutlich zu sehen. Ein Team von Wissenschaftlern aus der Hochschule für Vermessung und Kartierung hat diese eingehend studiert und deren Länge berechnet.

Lunochod 2 landete an Bord von Luna 21 am 15. Januar 1973 auf dem Mond in der Nähe des Kraters Le Monnier. Die Fahrt begann am 18. Januar und endete am 3. Mai. Aufgrund von Staubablagerungen auf den Solarzellen konnte nicht mehr ausreichend elektrische Energie für den Weiterbetrieb gewonnen werden. Zuvor wurden 86 Panoramen und etwa 80.000 Fernsehbilder aufgezeichnet und zusammen mit weiteren Daten zur Erde übermittelt. An Bord des Fahrzeugs befanden sich 6 Fernsehkameras, ein Röntgenfluoreszenzspektrometer, ein Penetrometer, ein Protonendetektor, weitere Detektoren für Alpha- und Röntgenstrahlung, ein Astrophotometer, ein Magnetometer Solarzellen und Laserreflektoren. Eine Kamera war zudem an einem Ausleger befestigt.

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Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: NASA.

Als Sender diente die Next Generation Satellite Laser Ranging Station im Goddard Space Flight Center in Greenbelt (USA), eine Einrichtung zur Messung der Distanz von Satelliten bis zur Bodenstation mittels Laser-Impulsen. Empfänger war der Laser-Höhenmesser an Bord der NASA-Mondsonde Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO).

Die Daten wurden als Zeitverzögerungen im Rahmen einer normalen Abstandsmessung übertragen. Kleine Abweichungen zwischen dem erwarteten Zeitpunkt für den nächsten Impuls und dem tatsächlichen Moment gaben die Helligkeitswerte des Schwarzweiß-Bildes an. Dazu war ein Ausschnitt des berühmten Gemäldes von Leonardo da Vinci in ein Raster von 152 x 200 Pixeln aufgeteilt und in 4.096 Helligkeitstsufen (12 Bit) codiert worden.

Da die Atmosphäre der Erde das Licht selbst bei klarem Himmel stört, wurde auch eine Fehlerkorrektur erforderlich, die man ähnlich der bei CDs gestaltete (Reed-Solomon-Code). Anschließend wurde das Bild zur Kontrolle auf konventionellem Wege per Funk zurück zur Erde geschickt. Mit einer Distanz von etwa 390.000 km war dies die bisher weiteste gelungene Datenübertragung per Laserlicht durch den Weltraum.

„Weil LRO bereits in der Lage ist, mit seinem Lunar Orbiter Laser Altimeter (LOLA) derartige Signale zu empfangen, hatten wir die einmalige Gelegenheit, Einweg-Laser-Kommunikation mit einem weit entfernten Satelliten zu demonstrieren“, sagte Xiaoli Sun vom Goddard-Raumfahrtzentrum der NASA und Hauptautor des Optics-Express-Papiers, das am 17. Januar online veröffentlicht wurde und die Arbeit genauer beschrieb. Die Datenrate lag bei 300 Bit/s, worauf es aber nicht ankam. Weder das Lasermesssystem auf der Erde noch der Höhenmesser an Bord der Mondsonde waren ursprünglich für Kommunikationszwecke geschaffen worden. Dass es trotzdem klappt, hat man nun bewiesen.

„Diese wegweisende Leistung bereitet die Bühne für die Lunar Laser Communications Demonstration (LLCD), ein Laserkommunikationsexperiment mit hoher Datenrate, eine zentrale Einrichtung der nächsten Mondmission der NASA, dem Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer (LADEE)“, sagte Richard Vondrak, stellvertretender Projektwissenschafter beim Lunar Reconnaissance Orbiter. Der nächste Schritt danach heißt Laser Communications Relay Demonstration (LCRD) und wird die erste Langzeitmission mit optischer Kommunikation der NASA.

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• Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO)

Der Beitrag Mona Lisa zum Mond ‚gebeamt‘ erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Simon Plasger. Quelle: NASA.

Auf den Bildern sind die genauen Wege zu erkennen, die die Astronauten auf der Mondoberfläche zurückgelegt haben. „Wir können die Schritte der Astronauten nun mit größerer Klarheit nachvollziehen, um zu sehen, wo sie die Gesteinsproben entnommen haben.“, sagte Noah Petro, ein Mondgeologe am Goddard Space Flight Center.

Alle drei Aufnahmen zeigen deutlich die Fußspuren der Astronauten, die diese hinterließen, als sie den Mond erkundeten. Auf dem Bild der Apollo-17-Landestelle ist auch die Spur des mitgeführten Mondautos LRV (Lunar Roving Vehicle). Hier ist ebenso der Weg der Astronauten auf dem Mond zu sehen, bevor sie sich wieder in die Mondlandefähre begaben.

An allen Landestellen ist das sogenannte ALSEP (Apollo Lunar Surface Experiments Package) zu erkennen, wissenschaftliche Instrumente, die die Aufgabe hatten, die Mondoberfläche und sein Inneres zu erforschen. Mit ihnen wurde der innere Aufbau des Mondes erforscht sowie der Druck und die Zusammensetzung der sehr dünnen Mondatmosphäre zu bestimmt.

Um die Bilder aufzunehmen, wurde der Orbit der Sonde, der normalerweise in einer Höhe von etwa 50 Kilometern liegt, so abgesenkt, dass der tiefste Punkt bei fast 21 Kilometern lag. In diesem Orbit blieb die Sonde 28 Tage lang, so dass der Mond sich einmal komplett drehen konnte.

„Diese Bilder erinnern uns an die fantastische Geschichte des Apollo-Programms und gibt uns ein Zeichen, uns in der Erforschung des Sonnensystems vorranzukommen.“, sagte Jim Green, Direktor der Planetary Science Division im NASA-Hauptquartier in Washington.

Der Lunar Reconnaissance Orbiter wurde am 18. Juni 2009 gestartet und befindet sich seit dem 23. Juni 2009 im Mondorbit.

Mehr Bilder gibt es in unserer Mediengalerie.

Der Beitrag Spektakuläre Aufnahmen der Apollo-Landestellen erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: Universe Today, MoonZoo.

Die NASA-Mondsonde Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) ist mit einer hervorragenden Optik und Elektronik ausgestattet und kann damit auch seitwärts gemachte Aufnahmen vom Mond noch in hoher Auslösung anfertigen. Diese bieten eine neue Perspektive, war man es doch bisher gewohnt, eher auf kürzestem Wege auf die Mondoberfläche zu schauen.

Seitwärts, am besten noch mit der Sonne, ergeben die Schatten aber viel mehr Sinn und die Mondoberfläche bekommt eine für unser Auge normalere Gestalt. Damit man noch mehr Einzelheiten genießen kann, haben Aktivisten vom Mondzoo-Projekt (Moon Zoo) die Aufnahmen in Höhenrichtung auf das Fünffache gestreckt. Da werden Hügel zu Bergen und Täler zu Schluchten. Motiv dieser Überhöhung ist aber vor allem die bessere Wahrnehmung von Einzelheiten auf Abhängen. Wenn ein Krater in eine abfallende Fläche geschlagen wurde, fällt er nun besonders auf und macht obendrein eine gute Figur.

Zum Anschauen und genießen: MoonZoo.

LRO war am 18. Juni 2009 gemeinsam mit LCROSS und dem Impaktor EDUS gestartet und umläuft den Erdtrabanten seit dem 23. Juni. Er ist unter anderem mit hochauflösenden Kameras ausgestattet und kann beim Blick senkrecht nach unten Einzelheiten in der Größenordnung eines halben Meters auflösen. Neben den Mondlandestellen wurden auch das russische Mondfahrzeug Lunochod 2 wiedergefunden. Raumfahrer.net hat in den vergangenen Monaten mehrfach über Verlauf und Ergebnisse der Mission berichtet.

Raumcon:

• Diskussion zum LRO

Der Beitrag Ein faszinierender Blick von der Seite … erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: Roskosmos, NASA.

Murphy und sein Team hatten in den letzten zwei Jahren bereits nach dem Mondfahrzeug bzw. dessen Laserreflektor gesucht. Allerdings stellte sich nun heraus, dass sich Lunochod 1 mehrere Kilometer von der eigentlich vermuteten Position entfernt befand. Es konnte auf einer Aufnahme des LRO identifiziert werden.

In der Folge wurde nun diese noch relativ ungenau bekannte Position von der Erde aus mit einem speziellen Laser „beleuchtet“. Auf die Entfernung von mehr als 350.000 Kilometern fächert sich der Laserstrahl etwa auf Fußballfeldgröße auf. Der Reflektor schickte etwa 2.000 Photonen zurück und damit fünfmal mehr als der von Lunochod 2. Dieses Mondfahrzeug war erst vor wenigen Wochen entdeckt worden. Die Mondsonde Luna 17 mit Lunochod 1 an Bord war am 17. November 1970 auf dem Erdtrabanten gelandet. Bis zum 14. September 1971 gab es Funkkontakt.

Am 22. April 2010 brachten Laserimpulse vom 3,5-Meter-Teleskop des Apache Point Observatory in Sunspot (New Mexico, USA) das lange gesuchte Ergebnis, eine deutliche Reflexion des Laserlichtes. Eine halbe Stunde später kannte man durch weitere Messungen nicht nur den Abstand des Reflektors auf den Zentimeter genau sondern auch die Position von Lunochod 1 mit einer Genauigkeit von etwa 10 Metern. Durch Untersuchungen in den nächsten Monaten will man auch die Genauigkeit dieser Werte in den Zentimeterbereich verbessern.

Nun will man den Reflektor gemeinsam mit weiteren, die im Verlaufe mehrerer Apollo-Missionen auf den Mond gelangten, für präzise Messungen der Bewegungen des Mondes verwenden und dabei auch die Gravitation betreffende Aussagen der Relativitätstheorie von Albert Einstein prüfen. Außerdem verspricht man sich Erkenntnisse über den inneren Aufbau des Erdtrabanten. Drei dieser Reflektoren sind erforderlich, um die genaue Lage des Mondes zu bestimmen, ein vierter liefert Informationen über die Anhebung des Mondbodens durch die Anziehungskraft der Erde. Diese Messung wird durch einen fünften Reflektor präziser, was jetzt möglich wird.

Auf der Erde ist die Wirkung der Mondanziehung vor allem durch Ebbe und Flut zu erkennen. Allerdings wird auch der Erdboden je nach geografischer Breite um bis zu mehrere Dutzend Zentimeter angehoben.

Raumcon:

• Lunochod-Positionen

Der Beitrag Laserreflektor von Lunochod 1 gefunden erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Axel Orth und Karl Urban. Quelle: NASA.

Die Mission Lunar CRater Observation and Sensing Satellite (LCROSS) kam zustande, weil auf der Trägerrakete für den Start des Mondorbiters Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) noch Nutzlast frei war. Die NASA entschied sich daraufhin, mit der Zusatzmission die Zusammensetzung der Oberfläche in einem ständig beschatteten Krater am Mondsüdpol zu untersuchen. Die Krater stehen im Verdacht, Wassereis in größeren Mengen zu akkumulieren, was für eine dauerhaft bemannte Mondbasis ein essentieller Rohstoff wäre.

Der Impakt erfolgt in zwei Stufen. LCROSS führt die leere Centaur-Oberstufe (EDUS) mit sich, die eigentlich nur für den Einschuss in eine lunare Transferbahn zuständig gewesen ist, und hält das Gespann auf Kurs. Kurz vor dem Einschlag trennt sich LCROSS von EDUS. Diese schlägt schließlich zuerst auf und wirbelt mit ihrer großen Masse von 2,4 Tonnen eine Materialwolke auf, die LCROSS daraufhin durchfliegt, mit Instrumenten analysiert und die Ergebnisse in Echtzeit zur Erde funkt.

Nur wenige Minuten später zerschellt auch LCROSS selbst in geringer Entfernung von der Centaur und erzeugt dabei eine zweite Wolke. Beide Ereignisse werden zusätzlich vom LRO aus seinem Mondorbit und von etlichen erdgebundenen Teleskopen sowie dem Hubble Space Telescope beobachtet.

Zeitplan: Freitag, 9. Oktober 2009

• 4:50 Uhr (MESZ): Abtrennung der Centaur-Oberstufe von LCROSS
• 13:31:19 Uhr (MESZ): Einschlag der Centaur in den Krater Cabeus bei -84.675, 311.275 E
• 13:32:49 bis 13:33:59 Uhr (MESZ): Maximale Helligkeit der Staubwolke erreicht
• 13:35:45 Uhr (MESZ): Einschlag von LCROSS in Cabeus bei -84.729, 310.64 E

Aktueller Status
18:03 Uhr (MESZ)
Die Pressekonferenz wurde im Wesentlichen von dem LCROSS-Chefwissenschaftler Tony Colaprete und von Jennifer Heldmann, Koordinatorin der begleitenden Teleskope-Beobachtungskampagne, bestritten.

Colaprete zeigte sich sehr zufrieden mit der Mission. Er führte von LCROSS aufgezeichnete Bilder und Diagramme vor, die belegten, dass sowohl der EDUS-Einschlag als auch der dabei erzeugte Krater von LCROSS beobachtet werden konnten. Allerdings machte der Blitz des Einschlags nur wenige Pixel der entsprechenden Aufnahme aus. Auch der Krater war in den gezeigten Bildern nur sehr ungefähr zu erkennen.

Wesentlich eindeutiger waren die aufgezeichneten spektrometrischen Daten. Insgesamt verlief die Kurve in den letzten ca. 10 Minuten der Annäherung abfallend, da immer dunklere Gebiete ins Sichtfeld des Sensors gerieten. Zum errechneten Einschlagzeitpunkt war dann aber eine jähe, deutliche Spitze zu erkennen, und zwar in mehreren Wellenbereichen. Die Daten enthalten auch Hinweise auf einen so genannten „Natriumblitz“, ein überraschender Befund, der vorher nicht erwartet worden war.

Eine spektakuläre Material-Auswurfwolke á la Deep Impact, die man sich auch von dieser Mission erhofft hat, konnte Colaprete auf keinem Bild zeigen. Er betonte aber, dass die spektrometrischen Daten für die Mission bedeutender sind als die Videoaufzeichnungen der Kameras, auch wenn diese ein größeres öffentliches Interesse auf sich ziehen. Auch ob man schon etwas zu Eis im Kraterboden sagen könne, musste er verneinen. Er wies aber darauf hin, dass die Daten der Mission bekanntlich erst drei Stunden alt sind – man werde sich nun erstmal wieder ins Labor zurückziehen und in wochen- bis monatelanger Arbeit die Daten sorgfältig analysieren. Danach könne man mehr sagen.

Heldmann stellte die überraschend lange Liste der erdbasierten Observatorien vor, die an der Beobachtungskampagne beteiligt waren. Dann zeigte sie verschiedene Standbilder und Videos der Teleskope – die aber unter dem Strich alle auf dasselbe Fazit hinaus liefen: keine Trümmerwolke.

Die anschließenden Journalistenfragen bezogen sich erwartungsgemäß vor allem auf die ausgebliebene Wolke. Dazu konnten die Wissenschaftler wenig sagen. Es sieht im Moment einfach so aus, dass eine große, spektakuläre Trümmerwolke nun mal ausgeblieben ist. Mike Wargo vom NASA-Hauptquartier wies darauf hin, dass diese Region seit Jahrmilliarden von keinem Sonnenlicht mehr erwärmt worden ist und zu den kältesten Regionen im gesamten Sonnensystem zählt. Dass sich Material unter solch extremen Bedingungen womöglich auch extrem verhält, ist wohl einleuchtend. Ob, wie erhofft, LCROSS die Wolke durchflogen hat und etwas messen konnte, konnte Colaprete noch nicht sicher sagen.

Die Frage, ob das Hubble-Weltraumteleskop, dessen Daten ja erst noch heruntergeladen werden müssen, mehr beobachtet haben könnte, beschieden Colaprete und Heldmann negativ: Da die Mondoberfläche viel zu hell für Hubble ist und seine Sensoren schädigen könnte, seien keine Bildaufnahmen gemacht, sondern nur spektrometrische Daten erfasst worden. Wie es mit anderen Weltraumteleskopen aussieht, darunter auch dem LRO, wird sich wohl in den nächsten Tagen zeigen.

13:47 Uhr (MESZ)
Um 16:00 Uhr MESZ wird eine Pressekonferenz über die vorläufigen Ergebnisse der Mission stattfinden, die auf NASA-TV live zu sehen sein dürfte.

13:36 Uhr (MESZ)
Die Missionskontrolle meldet LOS (loss of signal)! Damit ist die LCROSS-Mission ausgeführt. Mitgeteilt wurde ferner, dass eine „thermale Signatur“ empfangen wurde, das heißt also, eine Bestätigung des Einschlags von EDUS. Auf den bis zuletzt auf NASA-TV übertragenen Standbildern des dunklen Kraterbodens war allerdings keinerlei Anzeichen des Einschlags zu sehen. Es bleibt abzuwarten, was die Videobilder und sonstigen Instrumentenauswertungen der nächsten Stunden zeigen werden.

13:09 Uhr (MESZ)

Noch 20 Minuten bis zum Einschlag. LCROSS verfügt über 4 Infrarotkameras und eine Kamera für sichtbares Licht. Letztere wird im Moment des Einschlags kurz ausgeschaltet, um nicht vom Explosionsblitz geblendet zu werden, die Infrarotkameras nehmen hingegen mit mehreren Frames pro Sekunde weiterhin auf. Ein Photometer macht gar 1.000 Messungen pro Sekunde, um den Blitz später besser analysieren zu können. 3 Minuten nach dem Einschlag von EDUS beginnt LCROSS die Auswurfwolke zu durchfliegen. Damit startet die „heiße Phase“ der Mission, die nur 1 Minute dauert bis zum abschließenden Einschlag von LCROSS selbst.

12:44 Uhr (MESZ)

Soeben wurde das erste Live-(Stand)Bild von LCROSS vom Mond übertragen. Der Mond ist darauf noch fast bildfüllend zu sehen.

12:39 Uhr (MESZ)
Auf NASA-TV wurde vorhin eine Bilderfolge einer LCROSS-Infrarotkamera gezeigt, auf denen verschwommen die Oberstufe kurz nach der Abtrennung im Laufe der vergangenen Nacht zu erkennen war. Die Oberstufe wanderte im Bild hin und her, ein Zeichen dafür, dass die Lageregelung von LCROSS eine Weile damit zu tun hatte, die Sonde wieder zu stabilisieren.

12:23 Uhr (MESZ)
Noch ca. 8.500 Kilometer bis zum Mondboden.

12:17 Uhr (MESZ)
NASA-TV beginnt soeben mit seiner Übertragung.

09:30 Uhr (MESZ)
Nur noch 20.380 Kilometer vom Mondentfernt bewegt sich die Sonde mit 1,28 Kilometern pro Sekunde und wartet auf den Einschlag in rund vier Stunden.

04:50 Uhr (MESZ)
LCROSS hat sich erfolgreich von der Centaur-Oberstufe getrennt. Danach wurde ein 180-Grad-Manöver durchgeführt, um den sich fortbewegenden Impaktor noch einmal zu begutachten.

02:05 Uhr (MESZ)
Die Einschlagsgenauigkeit konnte von einem Kreis mit dem Durchmesser von 20 Kilometern auf 3,5 Kilometer reduziert.

Raumcon

• LCROSS sucht Wasser
• Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO)

Der Beitrag LCROSS und Impaktor: Einschlag in einen Mondkrater erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: NASA.

Die Bilder, die aus dem Mondorbit vom Fra-Mauro-Hochland geschossen wurden, veröffentlichte die NASA am Mittwoch. Man erkennt darauf drei Pfade aus den Fußspuren der Astronauten sowie den Reifenabdrücken des Handkarrens MET (Modular Equipment Transporter). Der Weg zur Position des ALSEP-Instumentenkomplexes (Apollo Lunar Surface Experiments Package) wurde mehrfach genommen, was auch deutlich zu sehen ist. Desweiteren erfolgte eine kurze Expedition zu einem Punkt südlich des Weird Crater und eine längere über eine Strecke von etwa 3 Kilometern zum Saddle Rock südlich des Cone Crater und zurück.

Alan Shepard und Edgar Mitchell verbrachten am 5. und 6. Februar 1971 insgesamt 9 Stunden und 21 Minuten außerhalb ihrer Mondlandefähre Antares. Bei ihrem Ausflug zum Krater Cone stellten sie fest, dass man mit dem Handkarren deutlich schwerer vorwärts kam, weshalb sie es nicht ganz bis zum Ziel schafften. Es gibt aber ein Bild des südlich davon liegenden Saddle Rock.

Bei den letzten drei Expeditionen zum Mond konnte man auf ein elektrisch betriebenes Mondauto, das Lunar Roving Vehicle zurückgreifen, was die Arbeit deutlich erleichterte und den Aktionsradius der Astronauten vergrößerte.

Zur wissenschaftlichen Ausrüstung von Apollo 14 auf dem Mond gehörten Seismometer, ein Experiment, welches Sprengladungen zur Simulation von Mondbeben in die Mondoberfläche schoss, ein Gasdetektor, mehrere Strahlen- und Partikeldetektoren, ein Wärmeflussmessgerät, ein Laserreflektor zur präzisen Abstandsmessung zwischen Erde und Mond, ein Magnetometer, Instrumente zur Untersuchung der Mondgeologie und des Mondgesteins sowie ein Radioisotopengenerator (RTG) zur Energieversorgung.

Der Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) war am 18. Juni 2009 mit einer Atlas-5-Trägerrakete von Cape Canaveral aus gestartet, am 23. Juni in eine Mondumlaufbahn eingetreten und hatte am 17. Juli erstmals Bilder von Mondlandestellen aufgenommen. Mit seiner hochauflösenden Kamera soll er Bilddetails mit einer Größe von etwa 50 Zentimetern registrieren können.

Ausführlicher Artikel:

• LRO und LCROSS: Die NASA kehrt zum Mond zurück (18. Juni)

Der Beitrag Arbeitswege auf dem Mond zu sehen erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: NASA, Raumcon.

Dabei will man in der aufgewirbelten Gesteins-, Staub- und Gaswolke vor allem nach Anzeichen für Wasser suchen. Der Einschlag der Centaur-Oberstufe wird von LCROSS aus nächster Nähe und von weiteren Observatorien im All und auf der Erde aus der Ferne analysiert. Der Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) hingegen soll den Erdtrabanten mindestens ein Jahr in niedriger polarer Bahn umlaufen und dabei auch die schärfsten Bilder der Mondoberfläche liefern, die jemals gemacht wurden. Darauf sollen auch Mondlander, Mondautos und abgestürzte Raketenstufen zu erkennen sein.

Der Start erfolgte gegen 23:32 Uhr MESZ, zum Ende des heutigen Startfensters, vom Startkomplex 41 am Cape Canaveral aus mit einer Atlas-5-Trägerrakete.

An Bord von LRO befinden sich u. a. das Lyman-Alpha Mapping Project (LAMP) zur Messung von Eis reflektierter UV-Wellenlängen, das Lunar Orbiter Laser Altimeter (LOLA) zur Vermessung des Höhenprofils, der Lunar Exploration Neutron Detector (LEND) zur Messung der von der Mondoberfläche reflektierter Neutronen und DIVINER, der die Oberflächentemperatur durch Messungen im Infrarotspektrum erfasst. Alle Messungen sollen Indizien für das Vorhandensein von Wasserseis liefern. Zusammen genommen stellen sie eine sichere Nachweismathode dar.

Lesen Sie zu Instrumentierung, Missionsverlauf und Aufgaben auch unseren ausführlichen Artikel.

Raumcon:

• Lunar Reconnaissance Orbiter
• LCROSS sucht Wasser

Der Beitrag US-Mondgespann gestartet erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Karl Urban. Quelle: NASA.

Die japanische Sonde Kaguya hat ihre Mission seit acht Tagen erfolgreich zum Abschluss gebracht, da startet vom Cape Canaveral bereits die nächste ambitionierte Raumsonde Richtung Mond. Eine Atlas V-Trägerrakete bringt gleich zwei Raumfahrzeuge auf den Weg: Während die Hauptnutzlast LRO den Erdtrabanten mindestens ein Jahr lang umkreisen wird, soll der Lunar CRater Observation and Sensing Satellite (LCROSS) einen rund zwei Tonnen schweren Impaktor auf der Oberfläche zum Absturz bringen, um aus der aufgewirbelten Staubwolke mehr über die Zusammensetzung der Mondkruste zu erfahren.

LROs schärferer Blick

LRO wird direkt auf eine Transferbahn zum Mond und nach etwa vier Tagen in einen Mondorbit mit einer periselenen Höhe von 100 Kilometern gebracht. Danach wird die Bahn kontinuierlich abgesenkt, so dass sie in einer Höhe von etwa 50 Kilometern auf einem zirkulären Orbit für rund ein Jahr arbeiten kann.

An Bord des Orbiters befinden sich 92 Kilogramm Instrumente, die über 10,7 Quadratmeter Photovoltaikmodule mit maximal 1,85 Kilowatt Energie versorgt werden. Eine Ka-Band-Antenne ermöglicht einen Datenstrom von 100 bis 300 MBit pro Sekunde zur Erde, eine S-Band-Antenne regelt den Austausch von Telemetriedaten und Kommandos.

Sechs an Bord befindliche reguläre Instrumenttypen waren zum Teil schon auf früheren amerikanischen Mondmissionen mit dabei, können ihre Messungen aber mit gesteigerter Genauigkeit fortsetzen. Die militärische Sonde Clementine hatte mit wesentlichen Einschränkungen in ihren Bahnparametern zu kämpfen und konnte für die Forscher interessante Polregionen nur sehr eingeschränkt in Augenschein nehmen. Der Lunar Prospector (1998) machte diese Nachteile unter anderem durch seine polare Umlaufbahn wett und bewies mit seinem Neutronenspektrometer, dass an den Mondpolen Wasserstoff in größeren Mengen vorkommt. Ob dieser Wasserstoff in wenigen, ständig im Dunkeln liegenden Kratern vorkommt oder lediglich in Hydratmineralen im Mondgestein eingebaut vorliegt, konnte aber nicht abschließend geklärt werden.

Das Cosmic Ray Telescope for the Effects of Radiation (CRaTER) wird dem Namen nach die Auswirkungen kosmischer Strahlung auf die Mondoberfläche untersuchen. Daraus möchte man die biologischen Auswirkungen eines längerfristigen Mondaufenthalts ableiten und Schutztechnologien für die Mondstation weiterentwickeln.

Das Diviner Lunar Radiometer Experiment (DLRE) wird die thermische Abstrahlung der Mondoberfläche messen. Damit sollen mögliche Kältefallen und damit verbundene Eisablagerungen an den Polen gefunden und Gefahren für die Landemissionen besser eingeschätzt werden können.

Das Lyman Alpha Mapping Project (LAMP) wird sein Augenmerk vor allem auf die permanent im Dunkeln liegenden Krater legen. In ihnen könnte eventuell vorhandenes Eis Sternenlicht im fernen Infrarot reflektieren.

Ein zum Lunar Exploration Neutron Detector (LEND) ähnliches Instrument war bereits an Bord von Lunar Prospector installiert und hatte hohe Wasserstoffkonzentrationen an den Polen nachgewiesen. Die höhere Auflösung von LEND kann Indizien für vorkommendes Eis, die von DLRE und LAMP gefunden werden, verifizieren. Daneben soll das Strahlungsniveau besser untersucht werden.

Zuletzt setzt die NASA einen Technologiedemonstrator eines miniaturisierten Single Aperture Radars (Mini-SAR) ein, der in ähnlicher Form bereits an Bord der indischen Mondsonde Chandrayaan-1 erprobt worden ist. Mit je einem Kanal im X-Band (8-12 GHz) und S-Band (2 GHz) sollen damit ebenso die ständig beschatteten Krater auf mögliche Eisvorkommen untersucht werden. Zudem enthalten die reflektierten Radarwellen Informationen über die Oberflächenrauheit. Die Auflösung soll bei 30 bzw. 150 Metern in den Frequenzbändern liegen.

Obwohl der Mond zu den am häufigsten von irdischen Sonden besuchte Körper ist, ist die Vermessung seiner Oberfläche erst seit kurzem möglich. Laseraltimeter an Bord von Clementine und Lunar Prospector hatten dreidimensionale Geländemodelle ermöglicht, die durch die japanische Sonde Kaguya in den letzten eineinhalb Jahren deutlich verbessert wurden. LRO wird diese Messungen mit dem Lunar Orbiter Laser Altimeter (LOLA) nochmals übertreffen. Die polare Umlaufbahn ermöglicht eine Intensivierung der Messpunktdichte in den besonders interessanten Polregionen. Hier wird man in der Lage sein, jeden ständig verdunkelten Krater zu identifizieren. Beteiligt an dem Instrument ist auch Prof. Jürgen Oberst von der TU Berlin.

Die Lunar Reconnaissance Orbiter Camera (LROC) soll sowohl Weitwinkel- als auch Nahaufnahmen der Mondoberfläche erstellen und wird je nach Orbithöhe eine maximale Auflösung von 50 Zentimetern erreichen. Andere Quellen sprechen lediglich von einem Meter. In leitender Rolle gehört Prof. Hiesinger von der Uni Münster zu den Mitentwicklern des Instruments. Damit ist auch geplant, ein genaues Augenmerk auf bisherige Landestellen irdischer Objekte auf der Mondoberfläche zu richten. So können neben den Apollo-Landestellen (5 x 5 Meter bzw. 9 x 9 Meter mit Landegestell) auch Rover wie der sowjetische Lunochod (2 x 3 Meter) und diverse auf der Mondoberfläche abgestürzte Raketenstufen abgebildet werden.

Nach Ende der regulären Missionszeit soll der Orbiter auf eine wartungsärmere polare Umlaufbahn mit einem Periselen von 30 Kilometern und einem Aposelen von 70 Kilometern gebracht werden, von wo er vor allem Datenübertragungsaufgaben späterer Landemissionen übernehmen könnte.

Impakt im Dienste der Wissenschaft

Im Rahmen des NASA-Programms Vision for Space Exploration war 2004 entschieden worden, die geplante Wiederaufnahme bemannter Mondflüge durch eine breite sondengestützte Beobachtungskampagne vorzubereiten. Der ursprüngliche Plan, den LRO mit einer Delta II zu starten wurde fallengelassen, da diese keine spinstabilisierte Oberstufe besitzt. So fiel 2006 die Entscheidung, stattdessen mit einer Atlas V (401) zu starten. Da diese über eine rund 1.000 Kilogramm höhere Nutzlastkapazität verfügt, entstand der Spielraum, ein zweites Raumfahrzeug zum Mond starten zu können.

LCROSS besteht aus einer Leitsonde, die mit rudimentären Instrumenten ausgestattet ist. Nach dem Start wird sich LRO von der verwendeten Centaur-Oberstufe trennen. LCROSS aber wird gemeinsam mit dieser in Richtung Mond aufbrechen. Nachdem LRO auf sicherem Abstand fliegt, wird der Rest der Treibstoff-Kombination Sauerstoff und Wasserstoff abgelassen. – Denn genau deren Vorkommen direkt unterhalb der Mondoberfläche soll LCROSS untersuchen.

Das Raumschiffduo wird schließlich in eine exzentrische Erdumlaufbahn eintreten, in der es bis zu vier Monate lang verbleiben wird. In dieser Zeit wird ein unbeschienener Krater in den Polregionen gesucht, der ein treffliches Ziel abgeben könnte. Schließlich wird sich die Centaur-Oberstufe von LCROSS trennen und kontrolliert zum Absturz gebracht. Der Aufprall der 2,4 Tonnen wiegenden Raketenstufe mit einer Geschwindigkeit von 2,5 Kilometern pro Sekunde wird eine Fontäne aus mindestens 350 Tonnen Mondgestein und vermutlich Wasserbestandteilen aufwirbeln und dabei einen 20 Meter durchmessenden und 4 Meter tiefen Krater hinterlassen. Die erzeugte Staubwolke wird rund 10 Kilometer über die Mondoberfläche aufragen und von Teleskopen an Bord von LRO, LCROSS und auf der Erde beobachtet. LCROSS wird direkt nach der Abtrennung seine Triebwerke zünden, um den eigenen unvermeidlichen Aufprall um mehrere Minuten zu verzögern. So kann das Raumfahrzeug seine primäre Aufgabe, die Analyse der erste Fontäne aus nächster Nähe, erfüllen. Danach werden die 640 Kilogramm der Sonde eine weitere Impaktfontäne erzeugen.

Die nur 79 Millionen US-Dollar teure LCROSS-Sonde besitzt zwei Infrarot-Spektrometer, ein Spektrometer für sichtbares Licht, zwei Infrarotkameras, eine Kamera, die im sichtbaren Licht arbeitet und ein Photometer. Die gesammelten Daten werden im S-Band mit einer Rate von bis zu 1,5 MBit pro Sekunde zur Erde gesendet, bevor die Sonde auf der Mondoberfläche aufschlägt. Zuvor werden die Spektrometer die herausgeschleuderten Stoffe, darunter Wassereis, Kohlenwasserstoffe oder organische Verbindungen, untersuchen. Die Infrarotkameras sollen Vorkommen und Verteilung von Wasser in der Wolke feststellen, während die optische Kamera den genauen Einschlagort sowie das räumliche Verhalten der Wolke im Blick behalten wird. Schießlich soll der Photometer die Einschlagsenergie der Centaur-Stufe messen.

LRO und LCROSS erst der Anfang?

LRO und LCROSS setzen als erste Mondmissionen der Amerikaner seit einem Jahrzehnt neue Akzente: Es steht nicht explizit nur die Sammlung wissenschaftlicher Daten im Vordergrund. Vielmehr soll die wissenschaftliche Auswertung die Rückkehr des Menschen auf den Mond ermöglichen, der dort an einem optimalen Landestandort deutlich tiefer gehende wissenschaftliche Untersuchungen vornehmen kann, als dies in der Apollo-Ära möglich gewesen ist. Die deutsche Beteiligung an dem insgesamt 680 Millionen US-Dollar teuren Orbiter beläuft sich auf rund 600.000 Euro.

Die permanente Versorgung einer Mondstation erfordert genaueres Wissen über einen potenziellen Landestandort, als dies für die Kurzlandungen der Apollo-Ära notwendig gewesen war. Im Vordergrund steht die Sicherheit der Menschen, für die ein genaues Verständnis der Hangneigung und der Untergrundstabilität nötig ist. Die pulverartige Regolith-Schicht der Mondoberfläche entsteht durch das ständige Bombardement mit Teilchen und kann leicht ins Rutschen geraten oder bei zu großer Auflast einsinken.

Die Versorgung der Mondstation sollte zum Teil autark erfolgen, wofür die Verwendung von Sauerstoff und Wasser aus Mondressourcen angedacht wird – zumindest wenn sich diese effizient fördern ließen. Die NASA versucht mit LCROSS nicht zum ersten Mal, Informationen über oberflächennahes Wasser aus dem Impakt eines Raumfahrzeugs zu gewinnen. Auch der Lunar Prospector wurde in einen aussichtsreichen Südpolkrater zum Absturz gebracht – mit geringem Erfolg. LCROSS wird jedoch eine vielfach größere Fontäne erzeugen und kann diese sogar aus nächster Nähe in Augenschein nehmen. Die Hoffnung nutzbaren Wassers an den Mondpolen wird mit LRO und LCROSS bestätigt – oder sterben.

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