Mondflug in 3D

Der Mond ist bisher der einzige Himmelskörper außer der Erde, auf dem jemals ein Mensch gestanden hat – die Tiefen und Höhen seiner gesamten Oberfläche sind aber immer noch nicht umfassend erforscht. Seit Juni 2009 kreist deshalb der Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) um den Mond und nimmt mit einer Weitwinkelkamera digitale Daten der kraterübersäten Oberfläche auf. Aus insgesamt 70000 Bildern haben die Wissenschaftler des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) jetzt ein dreidimensionales digitales Mondmodell in einer bisher einzigartigen Präzision und Vollständigkeit erstellt.

Für das neue Bild des Mondes waren zwei Wochen Rechenzeit auf einem Verbund aus 40 Computern nötig. Die dazu erforderlichen Computerprogramme wurden zuvor am DLR-Institut für Planentenforschung entwickelt und bereits auf andere Planeten-Bilddaten, z. B. für die MarsExpress-Mission, erfolgreich angewendet. Das Ergebnis, das sog. GLD 100 (Global Lunar Digital Terrain Model), liefert im Abstand von 100 Metern auf der Mondoberfläche jeweils eine Höhenangabe.

Das DLR-Team um Planetenforscher Jürgen Oberst vermisst den Mond gleich mehrfach. Neben den Kameraaufnahmen werden auch Werte eines Laser-Instruments (LOLA, Lunar Orbiter Laser Altimeter), das die Höhe der Mondoberfläche mit einem Laserstrahl aufzeichnet, mit dem GLD100-Höhenmodell verglichen. Beide Methoden ergänzen sich dabei: Das Laser-Instrument liefert sehr genaue Höhenprofile, deckt aber nur einen Teil der Mondoberfläche ab.

Besonders in Äquatornähe gibt es noch Lücken von einigen Kilometern. Die Kameras an Bord des LRO-Orbiters gleichen diesen Nachteil aus, weil sie große Flächen lückenlos aufnehmen können. Wissenschaftler wollen mit diesen Daten u. a. untersuchen, ob es auch in den mittleren Breiten des Mondes tiefe Krater gibt, in deren permanentem Schatten zum Beispiel Wassereis vorkommen könnte – so wie in der Nähe der Pole.

Das Höhenmodell stellt die unterschiedlichsten Oberflächenformen wie Berge, Krater oder Rillen deutlich dar. Die farbkodierte Ansicht zeigt die dritte Dimension – die Höhe – in Farben von blau (rund -9100 Meter) bis Rot/Weiß (rund 10760 Meter). Während die Vorderseite des Mondes mit ihren flachen Maren und den Apollo-Landestellen vor allem in blau und grün erscheint, zeigt sich die bisher nur wenig erforschte, von der Erde nicht sichtbare Mondrückseite mit ihren Hochländern in rot. Hier liegen sowohl der niedrigste als auch der höchste Punkt auf dem Mond, etwa das riesige South-Pole-Aitken-Becken. Mit einem Durchmesser von etwa 2500 Kilometern ist es das bisher größte bekannte Einschlagsbecken in unserem Sonnensystem. Forscher hoffen, dass es auch ein Fenster in die Vergangenheit des Mondes ist, denn mit 13 Kilometer Tiefe könnte es bis auf den ursprünglichen Mantel des Mondes reichen.

Mit den Daten des Höhenmodells können die Wissenschaftler auch nahe Überflüge über den Mond simulieren. Die „Rundflüge“ um die Landestellen von Apollo 15 und 17 zeigen dabei deutlich, dass die Astronauten dicht an mehreren tausend Meter hohen Bergrücken landeten, um von dort aus den Mond zu erkunden.

Die neuen Daten sind eine wichtige Grundlage für zukünftige unbemannte oder bemannte Mondmissionen. Denn die 3D-Mondkarten ermöglichen es, Landeplätze besser einzuschätzen. Mit jeder neuen Umrundung des Mondes und jeder weiteren Aufnahme der Mondoberfläche verfeinern die Planetenforscher von nun an ihr bisheriges 3D-Modell des Erdtrabanten.

DLR/AP

Weitere Infos

• Flug über den Mond (Video)
• F. Scholten et al., GLD100 – The Global Lunar 100 Meter Raster DTM from LROC WAC Stereo Models, 42nd Lunar and Planetary Science Conference (2011) PDF
• NASA-Website für den Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO)
• R. Jaumann, U. Köhler: Der Mond (Rezension)
• DLR-Institut für Planetenforschung