Nach 16 Monaten erfolgreicher Beobachtungen steht SMART-1 der ESA kurz vor dem endgültigen Beitrag zur Mondwissenschaft. In seinen letzten Umlaufbahnen wird das Raumschiff so tief fliegen, dass es bei einem früheren Pass auf einen Hügel stürzen könnte, wodurch verschiedene erdgestützte Teleskope eine bessere Sicht haben. Der letzte Krater wird voraussichtlich 3 bis 10 Meter breit und 1 Meter tief sein.
SMART-1, das erfolgreiche erste europäische Raumschiff zum Mond, ist nun nach fast sechzehn Monaten mondwissenschaftlicher Untersuchungen kurz vor dem Ende seines Erkundungsabenteuers.
SMART-1 wurde am 27. September 2003 gestartet und erreichte den Mond im November 2004 nach einer langen Spirale um die Erde. In dieser Phase testete das Raumschiff zum ersten Mal im Weltraum eine Reihe fortschrittlicher Technologien.
Dazu gehörte der erste Einsatz eines Ionenmotors (solarelektrischer Antrieb) für interplanetare Reisen in Kombination mit Schwerkraftunterstützungsmanövern.
SMART-1 testete auch zukünftige Weltraumkommunikationstechniken für Raumfahrzeuge, Techniken zur Erreichung einer autonomen Raumfahrzeugnavigation und miniaturisierte wissenschaftliche Instrumente, die zum ersten Mal rund um den Mond eingesetzt wurden.
SMART-1 war ursprünglich für sechs Monate rund um den Mond geplant und erhielt später eine Verlängerung der Mission um ein weiteres Jahr, die nun abgeschlossen werden soll. Das Raumschiff wird die Mondoberfläche durch einen kleinen Aufprall treffen, der derzeit für den 3. September 2006 um 07:41 MESZ (05:41 UT) oder um 02:37 MESZ (00:37 UT) erwartet wird, mit einer Unsicherheit aufgrund des unvollständigen Wissens der Mondtopographie. Die erwarteten Aufprallkoordinaten um 5:41 UT liegen etwa 36,44 ° südlich des Breitengrads und 46,25 ° westlich des Längengrads.
Manöver bis zum Aufprall
Wenn SMART-1 auf seiner Mondumlaufbahn belassen worden wäre, hätte es natürlich am 17. August 2006 den Mond auf der Mondfernseite getroffen, die von der Erde aus nicht sichtbar ist.
Eine zweiwöchige Reihe von Manövern, die am 19. Juni begann und am 2. Juli endete, ermöglichte es SMART-1, seine Umlaufbahn anzupassen, um zu vermeiden, dass sich das Raumschiff aus wissenschaftlicher Sicht zu einem nachteiligen Zeitpunkt mit dem Mond schneidet, und um ein nützliches kleines zu erhalten Mission 'Erweiterung'.
Eine weitere Reihe kleinerer Manöver kann am 27. und 28. Juli, 25. August sowie am 1. und 2. September 2006 durchgeführt werden, um die SMART-1-Flugbahn anzupassen.
Warum 3. September?
Die Entscheidung vom 3. September für den Mondaufprall wurde von der Entscheidung getroffen, weitere hochauflösende Monddaten aus der Umlaufbahn zu erhalten und Bodenteleskopen die Möglichkeit zu geben, den Aufprall von der Erde aus zu sehen.
Am 3. September 2006 befindet sich die SMART-1-Gefahr zeitgleich mit dem Aufprallpunkt auf dem Mondgebiet „Lake of Excellence“ in den mittleren südlichen Breiten. Dieser Bereich ist aus wissenschaftlicher Sicht sehr interessant. Es ist eine vulkanische Ebene, die von Hochland umgeben ist, aber auch durch Bodenmineralheterogenitäten gekennzeichnet ist.
Zum Zeitpunkt des Aufpralls befindet sich dieser Bereich im Dunkeln auf der nahen Seite des Mondes, direkt neben dem Terminator - der Linie, die die Mondtagsseite von der Nachtseite trennt. Die Region wird von den direkten Sonnenstrahlen beschattet, aber vom Licht der Erde - vom Erdschein - schwach beleuchtet. Die Umlaufbahn des Raumfahrzeugs führt alle fünf Stunden über die Region und wird bei jedem Durchgang einen Kilometer tiefer. Von der Erde aus wird zu diesem Zeitpunkt ein Mondviertel sichtbar sein.
Diese Geometrie ist ideal, um Bodenbeobachtungen zu ermöglichen. Tatsächlich hätte die Leuchtkraft bei Vollmond den Aufprall für Bodenbeobachter vollständig verdeckt, und bei Neumond wäre dies ebenfalls schwierig gewesen, da Neumond nur einige Sekunden nach Sonnenuntergang sichtbar ist. Darüber hinaus begünstigt ein Aufprall im Dunkeln die Erkennung des Aufprallblitzes.
Die Bodenteleskope werden auch versuchen, den durch den Aufprall ausgestoßenen Staub zu beobachten, in der Hoffnung, physikalische und mineralogische Daten über die vom Raumschiff ausgegrabene Oberfläche zu erhalten.
Die erwartete Aufprallzeit (07:41 MESZ) ist gut für große Teleskope in Süd- und Nordwestamerika sowie auf Hawaii und möglicherweise in Australien. Wenn SMART-1 jedoch auf seinem vorherigen Pass gegen 02:37 Uhr MESZ am 3. September auf einen Hügel trifft, kann es von den Kanarischen Inseln und Südamerika aus beobachtet werden. Wenn SMART-1 am 2. September um 21:33 Uhr MESZ einen Hügel auf dem Pass erreicht, haben Teleskope in Kontinentaleuropa und Afrika den Vorteil.
Gefangen von der Mondgravitation
Wenn ein Raumschiff wie SMART-1 um den Mond kreist, ist es durch das Gesetz der Schwerkraft zum Scheitern verurteilt. Schlepper von der Sonne, der Erde und Unregelmäßigkeiten im Mond selbst stören seine Umlaufbahn. Früher oder später wird jeder Mondorbiter auf die Mondoberfläche treffen, es sei denn, er hat noch sehr große Mengen an Treibstoff, die wieder aufgeladen werden müssen und der Mondgravitation entkommen.
Sich von der Schwerkraft des Mondes zu lösen und in den Weltraum zu fliegen, hätte bedeutet, das SMART-1-Wissenschaftsprogramm vollständig abzubrechen. Tatsächlich befand sich zu dem Zeitpunkt, als sich SMART-1 in seiner Umlaufbahn um den Mond befand, noch genügend Treibmittel für einen Orbitalschub, aber nicht für eine Flucht, sodass das Raumschiff ein wahrer „Gefangener“ des Mondes war.
SMART-1 hat bei der ursprünglich geplanten 6-monatigen wissenschaftlichen Mission viel länger als erwartet überlebt. Sein experimenteller Ionenmotor, der von der Sonne angetrieben wurde, war sehr effizient. Als sich SMART-1 im März 2005 in seiner Betriebsumlaufbahn um den Mond niedergelassen hatte, waren von den 84 Kilogramm, die zum Start verfügbar waren, nur noch 7 Kilogramm Treibmittel (abgefülltes Xenongas) übrig.
Die ESA-Ingenieure verwendeten das gesamte verbleibende Xenon, um einen frühen Absturz im September 2005 nach Manövern zur Wiederverstärkung der Umlaufbahn zu vermeiden. Infolgedessen hat SMART-1 in seiner Mondumlaufbahn ein zusätzliches Betriebsjahr erhalten, was den europäischen Weltraumwissenschaftlern und -ingenieuren zugute kommt.
SMART-1, das kein Xenon-Treibmittel mehr enthält, führte Ende Juni 2006 mit seinen Hydrazin-Triebwerken das letzte größere Manöver durch, um die Missionslebensdauer weiter zu verlängern und drei weitere Betriebswochen zu gewinnen.
Schaden für den Mond?
Vor fast 50 Jahren, 1959, war das russische Raumschiff Luna-2 das erste künstliche Objekt, das den Mond traf. Seitdem haben viele andere das Gleiche getan, ohne spürbaren Schaden zu erleiden, und der Aufprall von SMART-1 wird geringer sein als der eines künstlichen Impaktors bis jetzt.
Wenn SMART-1 an der Mondoberfläche ankommt, bewegt es sich mit 2 Kilometern pro Sekunde. Das ist viel langsamer als ein natürlicher Meteorit - zum Beispiel kommen Leonid-Meteoroiden mit 70 Kilometern pro Sekunde auf dem Mond an. SMART-1 wird in einem flüchtigen Winkel eingesetzt - wie ein Skispringer. SMART-1 trifft möglicherweise mit 7000 Stundenkilometern auf einen steilen Hügel. Wahrscheinlicher ist jedoch, dass es über einen flachen Teil der Mondoberfläche gleitet und auf dem letzten Kilometer Vorwärtsbewegung 15 Meter abfällt. Beim Aufprall beträgt die vertikale Geschwindigkeit nur 70 Stundenkilometer, was weniger ist, als manche Skispringer erreichen.
Möglicherweise rutscht SMART-1 nach dem Aufprall für eine kurze Strecke, wirft Staub vor sich auf und sprüht Staub auf beiden Seiten wie die Flügel eines Schmetterlings aus. Der von SMART-1 hergestellte Krater wird 3 bis 10 Meter breit und vielleicht einen Meter tief sein. Der Mond hat bereits 100 000 Krater, die mehr als vier Kilometer breit sind, und jeden Tag machen mehrere kleine Meteoroiden Krater so groß wie die von SMART-1.
Jedes chemische Element, das auf SMART-1 und in seiner Ausrüstung vorhanden ist, existiert auf natürliche Weise auf dem Mond. Zum Beispiel sind Aluminium und Eisen sehr verbreitet. Wasserstoff, Kohlenstoff und Stickstoff sind auf dem Mond viel seltener, aber sie gelangen auf natürliche Weise vom Sonnenwind und von den Einschlägen eisiger Kometenfragmente, die viele Elemente enthalten, an die Oberfläche. Unter diesem Gesichtspunkt kann man sich SMART-1 als künstlichen Kometen vorstellen. Darüber hinaus brennt das in den SMART-1-Triebwerken verbleibende kleine Hydrazin sofort beim Aufprall.
Letzte Beobachtungen
Bei Annäherungen an den Mond hat die AMIE-Kamera an Bord von SMART-1 Schrägansichten einiger Bereiche, die wir zuvor nur vertikal betrachtet haben, und bietet eine Art dreidimensionale Ansicht der Oberfläche. Da der Aufprall jedoch in einem dunklen Bereich des Mondes auftreten wird, ist nicht zu erwarten, dass beim endgültigen Abstieg sehr viel sichtbares Licht zu sehen ist.
Während der letzten Umlaufbahnen haben die anderen an Bord befindlichen Instrumente, einschließlich des D-CIXS-Röntgenteleskops und des SIR-Infrarotspektrometers, detaillierte Ansichten einiger Mondregionen aus sehr geringen Höhen.
Leistungsstarke Teleskope auf der Erde können beim Aufprall selbst einen schwachen Blitz sehen, gefolgt von einer Staubwolke, die durch den Aufprall aufgeworfen wird und möglicherweise 5 Kilometer breit ist. Der Staub verdeckt 5 oder 10 Minuten lang die Sicht auf einen Teil der Mondoberfläche. Das Verhalten der Wolke liefert wertvolle Informationen über Aufprallereignisse im Allgemeinen, während die Analyse des Staublichts mit Spektrographen in den Teleskopen Materialien erkennen kann, die durch den Aufprall direkt unter der Mondoberfläche ausgegraben wurden.
Die Beobachtungen werden sich auf das schwache Leuchten des Erdscheins stützen - es sei denn, ein Teil der Staubwolke wird mehr als 20 Kilometer über die Mondoberfläche geworfen. In diesem Fall wird es direkt vom Sonnenlicht beleuchtet und erscheint möglicherweise einige Minuten lang viel heller. Amateurastronomen können möglicherweise die sonnenbeschienene Staubwolke mit ihrem Fernglas und kleinen Teleskopen erkennen.
Originalquelle: ESA-Pressemitteilung
