Die NASA bereitet sich darauf vor, Menschen zum Mond zurückzuschicken. Bildnachweis: Pat Rawlings / SAIC. Klicken um zu vergrößern.
Wenn Sie das nächste Mal auf den Mond schauen, halten Sie einen Moment inne und lassen Sie diesen Gedanken auf sich wirken: Die Menschen sind tatsächlich auf dem Mond gelaufen, und im Moment sind die Räder in Bewegung, um die Menschen wieder dorthin zu schicken.
Die Ziele sind diesmal ehrgeiziger als zu Zeiten des Apollo-Programms. Die neue Vision der NASA für die Weltraumforschung beschreibt eine langfristige Strategie der Rückkehr zum Mond als Schritt in Richtung Mars und darüber hinaus. Der Mond, so nah und zugänglich, ist ein großartiger Ort, um neue Technologien auszuprobieren, die für das Leben in fremden Welten von entscheidender Bedeutung sind, bevor man sich über das Sonnensystem wagt.
Ob sich eine Mondbasis als realisierbar herausstellt, hängt weitgehend von der Frage des Wassers ab. Kolonisten brauchen Wasser zum Trinken. Sie brauchen Wasser, um Pflanzen wachsen zu lassen. Sie können auch Wasser auseinander brechen, um Luft (Sauerstoff) und Raketentreibstoff (Sauerstoff + Wasserstoff) herzustellen. Darüber hinaus blockiert Wasser überraschend wirksam die Weltraumstrahlung. Das Umgeben der Basis mit ein paar Fuß Wasser würde dazu beitragen, die Entdecker vor Sonneneruptionen und kosmischen Strahlen zu schützen.
Das Problem ist, dass Wasser dicht und schwer ist. Es wäre teuer, große Mengen davon von der Erde zum Mond zu transportieren. Das Absetzen des Mondes wäre viel einfacher, wenn bereits Wasser vorhanden wäre.
Es ist möglich: Astronomen glauben, dass Kometen und Asteroiden, die vor Äonen auf den Mond trafen, etwas Wasser zurückließen. (Die Erde hat ihr Wasser möglicherweise auf die gleiche Weise erhalten.) Wasser auf dem Mond hält nicht lange an. Es verdunstet im Sonnenlicht und driftet in den Weltraum. Nur im Schatten tiefkalter Krater konnte man erwarten, gefrorene und versteckte zu finden. Und tatsächlich kann es an solchen Stellen Eisablagerungen geben. In den 1990er Jahren fanden zwei Raumschiffe, Lunar Prospector und Clementine, verlockende Anzeichen von Eis in schattigen Kratern in der Nähe der Mondpole - vielleicht sogar einen Kubikkilometer. Die Daten waren jedoch nicht schlüssig.
Um herauszufinden, ob das Mondeis wirklich vorhanden ist, plant die NASA, einen Roboter-Scout zu entsenden. Der Lunar Reconnaissance Orbiter, kurz „LRO“, soll 2008 starten und den Mond für ein Jahr oder länger umkreisen. Mit sechs verschiedenen wissenschaftlichen Instrumenten wird LRO die Mondumgebung detaillierter als je zuvor abbilden.
"Dies ist die erste in einer Reihe von Missionen", sagt Gordon Chin, Projektwissenschaftler für LRO am Goddard Space Flight Center der NASA. "Spätestens 2020 werden weitere Roboter folgen, etwa einer pro Jahr, die zum bemannten Flug führen".
Die Instrumente von LRO werden viele Dinge tun: Sie werden den Mond detailliert kartieren und fotografieren, seine Strahlungsumgebung untersuchen und nicht zuletzt nach Wasser suchen.
Zum Beispiel wird das Lyman-Alpha-Kartierungsprojekt (LAMP) des Raumfahrzeugs versuchen, in die Dunkelheit permanent beschatteter Krater an den Polen des Mondes zu blicken und nach Anzeichen von Eis zu suchen, das sich dort versteckt.
Wie kann LAMP im Dunkeln sehen? Indem Sie nach dem schwachen Schein des reflektierten Sternenlichts suchen.
LAMP erfasst einen speziellen Bereich von Wellenlängen für ultraviolettes Licht. In diesem Bereich ist nicht nur das Sternenlicht relativ hell, sondern auch das Wasserstoffgas, das das Universum durchdringt, strahlt in diesem Bereich aus. Für den LAMP-Sensor leuchtet der Raum selbst buchstäblich in alle Richtungen. Diese Umgebungsbeleuchtung kann ausreichen, um zu sehen, was in der dunklen Farbe dieser Krater liegt.
„Darüber hinaus hat Wassereis einen charakteristischen spektralen Fingerabdruck in demselben Bereich von ultraviolettem Licht, sodass wir spektrale Beweise dafür erhalten, ob sich Eis in diesen Kratern befindet“, erklärt Alan Stern, Wissenschaftler am Southwest Research Institute und Direktor Ermittler für LAMP.
Das Raumschiff ist außerdem mit einem Laser ausgestattet, der Lichtimpulse in dunkle Krater strahlen kann. Der Hauptzweck des Instruments, das als Lunar Orbiter Laser Altimeter (LOLA) bezeichnet wird, besteht darin, eine hochgenaue Konturkarte des gesamten Mondes zu erstellen. Als Bonus wird auch die Helligkeit jeder Laserreflexion gemessen. Wenn der Boden Eiskristalle von nur 4% enthält, ist der Rückimpuls merklich heller.
LOLA allein kann nicht beweisen, dass Eis vorhanden ist. "Jede Art von reflektierenden Kristallen könnte hellere Impulse erzeugen", erklärt David Smith, Hauptforscher für LOLA am Goddard Space Flight Center der NASA. "Aber wenn wir nur in diesen permanenten Schatten hellere Impulse sehen, würden wir Eis stark vermuten."
Eines der Instrumente von LRO, Diviner, wird die Temperatur der Mondoberfläche abbilden. Wissenschaftler können diese Messungen verwenden, um nach Orten zu suchen, an denen Eis existieren könnte. Selbst im permanenten Schatten polarer Krater müssen die Temperaturen sehr niedrig sein, damit das Eis der Verdunstung widersteht. Diviner wird daher einen „Reality Check“ für die anderen eisempfindlichen Instrumente von LRO durchführen und Bereiche identifizieren, in denen positive Anzeichen von Eis keinen Sinn ergeben, da die Temperatur einfach zu hoch ist.
Eine weitere Realitätsprüfung wird vom LRO-Lunar Exploration Neutron Detector (LEND) durchgeführt, der Neutronen zählt, die aus der Mondoberfläche sprühen. Warum emittiert der Mond Neutronen? Und was hat das mit Wasser zu tun? Der Mond wird ständig von kosmischen Strahlen bombardiert, die beim Auftreffen auf den Boden Neutronen produzieren. Wasserstofftragende Verbindungen wie H2O absorbieren Neutronen, sodass ein Einbruch der Neutronenstrahlung eine Art Oase signalisieren könnte. LEND wird von Igor Mitrofanov vom Institut für Weltraumforschung der Federal Space Agency, Moskau, entwickelt.
"Es gibt eine starke Synergie zwischen den verschiedenen Instrumenten bei LRO", bemerkt Chin. "Keines dieser Instrumente allein könnte einen endgültigen Beweis für Eis auf dem Mond liefern, aber wenn sie alle auf Eis in derselben Gegend hinweisen, wäre das zwingend."
Chin weist auch auf einen weiteren Grund hin, warum es aufregend wäre, Eis in der Nähe der Mondpole zu finden:
Nicht weit von einigen permanent beschatteten Kratern befinden sich Bergregionen in permanentem Sonnenlicht, die romantisch als „Gipfel des ewigen Sonnenscheins“ bekannt sind. Es ist vorstellbar, dass auf einem dieser Gipfel eine Mondbasis aufgestellt wird, die Astronauten mit konstanter Sonnenenergie versorgt - nicht weit von den Kratertälern unten entfernt, reich an Eis und bereit, abgebaut zu werden.
Wunschdenken? Oder ein vernünftiger Plan? Der Lunar Reconnaissance Orbiter strahlt die Antwort zurück.
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