Der Mond, Tor für Wissenschaft und Forschung - Panorama

Von Armin Mair Neu ist, dass ein von privaten Organisationen finanziertes Probenentnahmesystem namens PlanetVac bereits 2024 zur Mondoberfläche fliegen wird. Warum hat die Erde eigentlich einen Mond? Die Erde erhielt ihren Mond vor Milliarden von Jahren durch eine gewaltige Kollision mit einem anderen potenziellen Planeten. Nach dem Aufprall blieben einige Trümmer in der Umlaufbahn um die Erde und schlossen sich zum Mond zusammen. Die Schwerkraft unseres Planeten hält den Mond um ihn herum. Der Erdmond mit dem wissenschaftlichen Namen &bdquo;Luna“ ist eigentlich viel zu groß für die Erde: Die Wechselwirkung zwischen den beiden Himmelskörpern wird dazu führen, dass sich irgendwann einmal beide nur dieselbe Seite (wie heute beim Mond schon der Fall) zeigen. Warum hat der Mond Phasen? Es kann nicht überall auf der Erde gleichzeitig Tag sein. Zu fast jeder Zeit wird die Hälfte unseres Planeten beleuchtet sein – die der Sonne zugewandte Seite –, während die andere Hälfte abgewandt ist und im Nachtschatten liegt. Dasselbe gilt für den Mond. Aber je nachdem, wo sich der Mond im Verhältnis zur Sonne und zu uns hier auf der Erde befindet, sehen wir mehr oder weniger von der Seite des Mondes, auf die die Sonne scheint. Das ist der Grund für die Mondphasen. Stellen Sie sich vor, der Mond befindet sich zwischen Erde und Sonne – nicht in einer perfekten Reihe (das würde eine Sonnenfinsternis verursachen), aber nah dran. In diesem Fall wäre die von der Sonne beleuchtete Seite des Mondes von uns abgewandt und von der Erde aus würden wir nur den Teil des Mondes sehen, der im Schatten liegt. Das nennt man Neumond. Im umgekehrten Fall, wenn sich die Erde zwischen Mond und Sonne befindet, ist die von der Sonne beleuchtete Seite des Mondes vollständig der Erde zugewandt. Das ist Vollmond. Die wichtigsten Mondphasen Wenn sich der Mond in anderen Positionen auf seiner Umlaufbahn um die Erde befindet, erscheint er als Halbmond und in anderen Teilformen. Wenn der Mond vom Neumond zum Vollmond wird – wenn er sich dorthin bewegt, wo wir mehr von dem von der Sonne erhellten Teil sehen können –, sagen wir, der Mond nimmt zu. Während der anderen Hälfte der Zeit, wenn der Mond vom Vollmond zum Neumond wird, sagen wir, der Mond nimmt ab. Es kann auch &bdquo;Supermonde“ geben. Da die Umlaufbahn des Mondes leicht länglich ist und kein perfekter Kreis, gibt es Zeiten, in denen der Mond näher an der Erde ist als gewöhnlich und am Himmel größer erscheint. Wenn dies auch mit Vollmond oder Neumond zusammenfällt, spricht man von einem Supermond. Ein Supermond sieht etwas größer aus als normal, aber die Veränderung ist nicht groß genug, um mit bloßem Auge erkennbar zu sein. Wie verursacht der Mond eine totale Sonnenfinsternis? Eine totale Sonnenfinsternis tritt auf, wenn der Mond so perfekt zwischen unserem Planeten und der Sonne steht, dass er das meiste Sonnenlicht daran hindert, eine bestimmte Region auf der Erde zu erreichen. Das Gegenstück zu einer Sonnenfinsternis ist eine Mondfinsternis, bei der nicht der Mond das Sonnenlicht daran hindert, die Erde zu erreichen, sondern unser Planet das Sonnenlicht daran hindert, den Mond zu erreichen. Es gibt verschiedene Arten von Sonnen- und Mondfinsternissen. Warum sieht der Mond so aus, wie er aussieht? Die Mondoberfläche ist durch frühere vulkanische Aktivitäten und zahllose Einschläge von interplanetarem Schutt vernarbt. Milliarden von Jahren lang haben Objekte wie Asteroiden und Kometen den Mond mit Kratern überzogen und seine Oberfläche pulverisiert. Heute bedeckt eine Schicht aus zerbrochenem Gestein und Glas, Regolith genannt, die gesamte Oberfläche. Auf dem Mond sind auch dunkle Flecken sichtbar, die Mare (lateinisch für &bdquo;Meere“) genannt werden. Dies sind Tiefebenen, die größtenteils durch Einschläge ausgehöhlt wurden, sich mit Magma füllten und zu Basalt abkühlten. Mondfinsternis mit Uranus Von der Erde aus sehen wir meist nur eine Seite des Mondes. Aufgrund der Wechselwirkungen zwischen der Schwerkraft des Mondes und der der Erde umkreist der Mond die Erde mit &bdquo;synchroner Rotation“: Er rotiert mit genau der Geschwindigkeit, mit der er ihn umkreist. Mit anderen Worten, der Mond vollendet eine vollständige Rotation in genau der gleichen Zeit, die er für eine Umlaufbahn um die Erde benötigt. Während der Mond die Erde umkreist, dreht er sich kontinuierlich zu uns um, sodass wir nur dieselbe Seite sehen. Die Rückseite des Mondes – die Seite, die wir nicht sehen – wird oft als die dunkle Seite bezeichnet, aber das ist nicht korrekt. Die Rückseite wird die Hälfte der Zeit von der Sonne beleuchtet, genauso oft wie die Vorderseite. Warum wir den Mond erforschen Wenn wir etwas über den Mond lernen, können wir besser verstehen, wie wir hierher gekommen sind, und das Leben auf der Erde in einen Kontext setzen. Durch die Erforschung des Mondes können Wissenschaftler untersuchen, wie die Erde bewohnbar wurde und Leben entstand, wie sich Orte im gesamten Sonnensystem im Laufe der Zeit verändert haben und wie Welten in der gesamten Galaxie entstehen und sich entwickeln. Der Mond bietet der Menschheit eine ganze Welt zum Erkunden, ein Testgelände für Weltraumtechnologie und ein leistungsstarkes Labor für Forschung in Physik, Astronomie und Biologie. Der Großteil der Mondoberfläche ist seit Milliarden von Jahren unverändert. Da es auf dem Mond keine vulkanische Aktivität und keine nennenswerte Atmosphäre mehr gibt, bietet er eine gut erhaltene Aufzeichnung seiner Vergangenheit (Orbiter können sogar noch die Wege sehen, die die Apollo-Astronauten gegangen sind). Diese Informationen sind ein Segen für Wissenschaftler, die mithilfe der Mondgeologie Oberflächenmerkmale auf anderen Welten datieren und die Entwicklung verschiedener Planeten im Laufe der Zeit verfolgen können. Die Erforschung des Mondes gibt Forschern auch ein Gefühl dafür, wie die Bedingungen in der Vergangenheit des Sonnensystems waren, was dabei hilft zu bestimmen, wie bewohnbar Orte wie die Venus und der Mars einst gewesen sein könnten. Der Mond könnte sogar direkte Beispiele dafür liefern, wie die Erde früher aussah. Seit Milliarden von Jahren landen durch Einschläge herausgeschleuderte Teile unseres Planeten auf dem Mond und vermischen sich als Meteoriten mit dem Mondregolith. Die Analyse dieser Meteoriten wäre wie das Öffnen einer Zeitkapsel zur frühen Erde. Apollo 14-Standort aus Sicht von LRO Die jüngste Entdeckung von Wassereis auf dem Mond hat auch eine ganz neue Welt der Möglichkeiten für Wissenschaft und Forschung eröffnet. An Orten, die als &bdquo;permanent beschattete Regionen“ bezeichnet werden – normalerweise innerhalb bestimmter Krater – kann die Mondoberfläche kalt genug werden, um Wassereis auch ohne nennenswerte Atmosphäre zu erhalten. Diese Schattenregionen haben den Rekord für die niedrigste Temperatur gebrochen, die jemals von einem Raumfahrzeug auf einem Himmelskörper gemessen wurde. 2013 maß der Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO), der am Goddard Space Flight Center der NASA entwickelt wurde, die Temperatur auf dem Boden des Hermite-Kraters mit frostigen -247 Grad Celsius. Das Vorhandensein von Wasser ist eine der grundlegendsten Voraussetzungen für Leben, wie wir es kennen. Obwohl der Mond mit ziemlicher Sicherheit unbewohnbar ist und kein flüssiges Wasser beherbergt, könnte die Untersuchung, wie er Wassereis gewonnen und erhalten hat, Aufschluss darüber geben, wie sich Wasser – sowie andere fragile Bestandteile des Lebens – im gesamten Sonnensystem verbreitet haben könnten. Wassereis auf dem Mond könnte auch eine Ressource für zukünftige Weltraumforschung sein, da es möglicherweise zur Herstellung von atembarer Luft, Trinkwasser und Raketentreibstoff genutzt werden kann. Die Mondforschung dient als Testgelände für derartige Technologien. Der Mond war der erste außerirdische Körper, auf dem die Menschheit erfolgreich gelandet ist, den sie mit einem Raumschiff umkreist hat und auf dem sie Menschen zum Spazierengehen geschickt hat. Für einen Großteil der Menschheit stellt der Mond einen entscheidenden ersten Schritt auf dem Weg zur Erforschung des weiteren Sonnensystems dar. Der kälteste Ort im Sonnensystem Fakten zum Mond Oberflächentemperatur: -173°C bis 127°C , je nach Sonneneinstrahlung Durchschnittliche Entfernung von der Erde: 384.400 Kilometer Durchmesser: 3.475 Kilometer Volumen: Ungefähr 22 Milliarden km³ Oberflächengravitation: Etwa 16 % so stark wie Erde Sonnentag: 29,5 Erdentage Atmosphäre: Extrem dünn, mit einem Druck an der Oberfläche von etwa einem Billiardstel des Drucks auf der Erde Den Mond erforschen Von der Zeit Galileos bis zum Aufkommen der Raumfahrt konnten wir den Mond nur mit Teleskopen erforschen – und seit den 1940er Jahren auch mit Radar. Dann begann das Wettrennen im Weltall zwischen den USA und der Sowjetunion. Beide Länder schickten Dutzende von Roboter-Raumschiffen, um am Mond vorbeizufliegen, ihn zu umkreisen und auf ihm zu landen. Am 20. Juli 1969 erreichte das Wettrennen im Weltall seinen Höhepunkt, als die NASA-Astronauten Neil Armstrong und Buzz Aldrin als erste Menschen den Mond betraten. Zwischen Apollo 11 und dem Ende der Apollo-Missionen im Jahr 1972 schickte die NASA fünf weitere Raumschiffe und zehn weitere Menschen auf die Mondoberfläche. Diese Astronauten bauten Instrumente auf, führten Experimente durch und brachten Proben von Mondregolith zur Erde zurück. Zwischen 1970 und 1976 brachte auch die Sowjetunion im Rahmen der Roboter-Luna-Missionen Mondproben zurück. Die Untersuchung all dieser Proben hat den Wissenschaftlern geholfen, wichtige Aspekte der Mondgeschichte zu rekonstruieren, wie etwa die Entstehung des Mondes nach einer gewaltigen Kollision. Aber die vorliegenden Proben haben auch Einschränkungen. Zum einen stammen sie fast ausschließlich von der erdzugewandten Seite des Mondes. Um alles herauszufinden, was uns der Mond über die Geschichte unseres Planeten und des Sonnensystems erzählen kann, ist Regolith erforderlich, das an neuen, vielfältigeren Orten gesammelt wurde. Zurück zum Mond Zwischen 1959 und 1979 gab es über 40 Missionen zum Mond, die zumindest einigermaßen erfolgreich waren. Zwischen 1980 und 2000 waren es drei. Jetzt kommt eine neue Welle der Mondforschung in Gang. Der technologische Fortschritt hat den Mond wieder ins Blickfeld von Gruppen auf der Erde gerückt, darunter die USA, China, Japan, Indien und eine Vielzahl privater Unternehmen. Allein zwischen 2024 und 2030 sollen über 30 Missionen zum Mond starten. Chinas Chang’e-Programm hat bereits einige wichtige Meilensteine erreicht. Die sanfte Landung der Raumsonde Chang’e-3 im Jahr 2013 war die erste auf dem Mond seit fast 40 Jahren, und nur etwas mehr als fünf Jahre später war Chang’e-4 die erste Raumsonde, die auf der Rückseite des Mondes sanft landete. Im Jahr 2024 war Chang’e-6 die erste Mission überhaupt, die Proben von dort zurückbrachte. Die indische Weltraumforschungsorganisation (ISRO) und die japanische Raumfahrtagentur (JAXA) haben kürzlich jeweils ihre eigenen sanften Landungen auf dem Mond durchgeführt. Im Jahr 2023 war Chandrayaan-3 der ISRO die erste Raumsonde, die in der Nähe des Südpols des Mondes sanft landete, und im Jahr 2024 gelang der SLIM-Raumsonde der JAXA die präziseste sanfte Landung auf dem Mond aller Zeiten. Beide Agenturen planen, in Zukunft bei einem Lander-Rover-Paar zusammenzuarbeiten. Unterdessen streben die USA mit dem Artemis-Programm der NASA an, Menschen wieder auf den Mond zu bringen. Artemis soll 2025 eine Besatzung um den Mond schicken. Damit würden Menschen zum ersten Mal seit über 50 Jahren die erdnahe Umlaufbahn verlassen. Danach sollen frühestens 2026 Astronauten auf die Oberfläche gelangen. Gleichzeitig sponsert die NASA im Rahmen ihres Commercial Lunar Payload Services-Programms private Missionen, um eine Vielzahl wissenschaftlicher Instrumente zum Mond zu bringen. In den nächsten Jahren werden private Raumfahrzeuge mit allem möglichen zum Mond starten, von NASA-Radioteleskopen und Bohrern bis hin zu raketengetriebenen Hüpfrobotern. Diese Missionen werden Weltraumforschungstechnologie demonstrieren und gleichzeitig neue Untersuchungen zur Geologie, Geschichte und zum Wasser des Mondes durchführen. Artemis-Astronauten auf dem Mond Seit über einem Jahrzehnt unterstützen private Organisationen wie die Planetary Society die Entwicklung einer Technologie, die eines der schwierigsten Probleme der Weltraumforschung lösen soll: wie man zuverlässig und kostengünstig Proben von der Oberfläche einer anderen Welt sammelt. Die Technologie heißt PlanetVac und ist ein Probenentnahmesystem, das von Honeybee Robotics aus Pasadena, Kalifornien, gebaut wurde. Mitglieder der Planetary Society haben sich mehrfach zusammengeschlossen, um PlanetVac voranzutreiben, und haben 2013 einen Labortest und 2018 einen echten Raketenflug finanziert. Diese Bemühungen haben sich für die Initiatoren offenbar gelohnt. Die NASA hat PlanetVac als Teil ihres Commercial Lunar Payload Services-Programms für den Flug zum Mond ausgewählt und plant, das Instrument 2024 auf der Blue Ghost Mission 1 von Firefly Aerospace mitfliegen zu lassen. Diese Mission wird eine echte Demonstration von PlanetVac im Feld liefern, und obwohl diesmal keine Proben zurückgebracht werden sollen, wird sie den Nutzen des Sammelsystems für zukünftige Missionen verbessern.