Dossier: Mondforschung

Was reizt Sie daran, zum Mond zu fliegen?

Die Frage, was es dort oben zu entdecken gibt. Wie es wohl ist, über den Mond zu laufen. Als ich das erste Mal ins All geflogen bin, wusste ich rational, was mich erwartet. Aber erst, wenn man dort ist, begreift man es im Herzen.

Was ist das Interesse der Wissenschaft?

Der Mond verrät uns viel darüber, wie das Sonnensystem entstanden ist. Wenn wir dort Radioteleskope errichten, können diese weiter in die Vergangenheit blicken als das James-Webb-Teleskop. Zudem lernen wir dort für Langstreckenmissionen: Der Mond ist ein Sprungbrett zum Mars. 

Wieso das?

Bestenfalls lassen sich mit Wasser­eis auf dem Mond Sauerstoff und Treibstoff ge­winnen. Wer weiß, wohin die Menschheit damit in tausend Jahren fliegt? In meinen Träumen gibt es dafür keine Begrenzung.

Wie schätzen Sie Ihre Chancen ein, selbst zum Mond fliegen zu dürfen?

Die stehen bei 50 Prozent. Europa bekommt für seinen Beitrag zum Artemis-Programm drei Mitfluggelegenheiten zum Lunar Gateway der NASA. Die erste erhält Deutschland. Die Entscheidung muss in den nächsten drei Jahren fallen, denn die Mission soll vor 2030 starten und erfordert zwei Jahre Training. (...)

Das neue Mondprogramm der NASA steht in den Startlöchern und soll nicht nur bemannte Landemissionen beinhalten, sondern auf lange Sicht eine permanente Station auf dem Mond ermöglichen, um dort zu forschen, Astronomie zu betreiben und als Sprungbrett zum Mars zu dienen.

Die unbemannte Mondumrundung mit Artemis I endete erfolgreich am 11. Dezember 2022 nach 25 Tagen, zehn Stunden und 53 Minuten. Mit Artemis II sollen erstmals wieder Menschen den Mond umrunden, nach aktuellem NASA-Zeitplan im April 2026. Die Besatzung steht seit knapp einem Jahr fest: Kommandant Reid Wiseman und Pilot Victor Glover kommen beide von der US Navy und sind Ingenieure. Auch Missionsspezialis­tin Christina Koch ist Ingenieurin, nur ihr kanadisches Pendant, Jeremy Hansen, hat einen naturwissenschaftlichen Abschluss in Space Science. Das Team soll zehn Tage lang Hard- und Software testen, die erforderlich ist, damit zukünftig Menschen den Mond erkunden können. Der Artemis II-Testflug wird die erste NASA-Mission mit Besatzung an Bord der Space-Launch-System-Rakete (SLS) und des Orion-Raumschiffs mit dem European Service Module (ESM) sein. (...)

Welche Erinnerung haben Sie an die erste Mondlandung?
Damals war ich 15 und auf einem Internat. Die Live-Übertragung durften wir nicht sehen. Doch unser Direktor hat die Bedeutung des Ereignisses erkannt und gab uns schulfrei, damit wir am nächsten Morgen die Wiederholung sehen konnten.

Hat das Ihre akademische Laufbahn beeinflusst?
Für mich war vorher schon klar, dass ich etwas Natur­wissenschaftliches machen wollte. Die Mondlandung passte zwar gut dazu, war aber letztlich nicht ausschlaggebend dafür, dass ich in der Planetenforschung gelandet bin.

Wie ergab sich das?
Nach meinem Geologiestudium sah es jobmäßig nicht so gut aus. Da ich mich nicht mit dem Gedanken anfreunden konnte, mein Leben auf einer Bohrinsel zu verbringen oder nach Metallen zu schürfen, habe ich eine Promotionsstelle gesucht. Die gab mir die Gelegenheit, mich mit dem Mond zu beschäftigen und ihn ausgiebig von Hawaii aus mit dem Teleskop zu beobachten...

Das Prinzip klingt einfach: Man schickt einen Laserstrahl von der Erde zu einem Reflektor auf dem Mond und bestimmt anhand der gemessenen Laufzeit die Entfernung zum Erdtrabanten. In der Praxis ist dieses so genannte Lunar Laser Ranging (LLR) allerdings eine sehr anspruchsvolle Methode, deren Messgenauigkeit sich von 1969 bis heute vom Meter- zum Millimeter-Bereich hin verbessert hat. LLR ist das geodätische Weltraumverfahren mit der längs­ten Datenreihe. Die Auswertung der gesammelten Messdaten ermöglicht es, Bahn und Orientierung des Mondes gegenüber früheren astronomischen bzw. astrometrischen Beobachtungen signifikant besser zu bestimmen. Dank der langen Datenreihe, des großen Abstands von im Mittel 384 000 Kilometer und den involvierten bewegten großen Massen stellt das Erde-Mond-System außerdem ein natürliches Labor dar, um die Einsteinsche Relativitätstheorie zu überprüfen.

Die Allgemeine Relativitätstheorie (ART), mit der Albert Einstein vor hundert Jahren das physikalische Verständnis von Raum und Zeit auf eine völlig neue Basis gestellt hat, bildet die Grundlage für die Datenauswertung aller geodätischer Weltraumverfahren [1], zu denen neben LLR weitere Methoden gehören: Bei der Interferometrie mit langen Basislinien (Very Long Baseline Interferometry, VLBI) empfangen mehrere Teleskope auf der Erde die Signale ferner Radioquellen. Durch die Auswertung von Zeitdifferenzen lassen sich einerseits Parameter der Erdorientierung und Stationskoordinaten im globalen terrestrischen Referenzsystem mit Millimeter-Genauigkeit bestimmen und andererseits die Positionen der Radioquellen als raumfeste Referenz. Die Auswertung der Signale von globalen Navigationssatelliten-Systemen (GNSS), von denen GPS am bekanntesten ist, basiert auf einem Phasendifferenzmessverfahren. Aus der Analyse der Daten lassen sich auch Erdrotationsgrößen, wie Polbewegung und Tageslängenschwankungen, ableiten. Beim „Satellite Laser Ranging“ (SLR) misst man die Laufzeiten von Laserpulsen zu den Satelliten und zurück millimetergenau, um daraus Satellitenbahnen sowie Stationsko­ordinaten, Erdrotationsgrößen und Schwerefeldparameter zu bestimmen...