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Rückkehr zum Mond
Der nächste Mondorbiter der NASA wird noch in diesem Jahr starten, der erste Schritt in einem ehrgeizigen Plan, Menschen zum Mond zurückzubringen – und sie zum Mars zu schicken. Das Raumschiff, genannt Lunar Reconnaissance Orbiter ( LRO ) wird mithilfe neuer Technologien präzise Karten der Mondoberfläche erstellen, nach Ressourcen wie Eis suchen und die Bedrohung durch Strahlung in der Umwelt für den Menschen abschätzen.
Mondgebunden: Der Lunar Reconnaissance Orbiter (oben) wird den Mond umkreisen und vermessen und dabei mehr Details über seine Oberfläche und Umgebung liefern als jeder vorherige Satellit. Eines von zwei neuen Instrumenten an Bord der Raumsonde wird der Mondorbiter-Laserhöhenmesser (unten) sein, der 28 Mal pro Sekunde fünf Laserstrahlen aussendet, um die Mondoberfläche zu kartieren. Durch den schmalen Silberkegel, der an der Optik des Instruments (goldfarbener Kasten) befestigt ist, werden sehr kurze Laserlichtimpulse abgegeben. Der große Kegel sammelt das Laserlicht, das von der Mondoberfläche zurückreflektiert wird.
LRO ist der fortschrittlichste Mondsatellit, den die NASA gebaut hat, sagt Richard Vondrak, der Projektwissenschaftler von LRO, der hinzufügt, dass er Informationen liefern wird, die vor einigen Jahrzehnten unmöglich zu sammeln gewesen wären. Wir vermessen den Mond detaillierter als jeden anderen Himmelskörper zum Nutzen aller Länder, einschließlich China, Japan und Indien, die erklärt haben, dass sie Ambitionen haben, in den nächsten 10 bis 20 Jahren Menschen auf den Mond zu bringen, fügt David hinzu Smith, ein NASA-Wissenschaftler, der an LRO arbeitet.
LRO ist Teil von Die Vision der NASA für die Weltraumforschung , ein Programm, das unter anderem grundlegende Fragen der Physik beantworten, nach außerirdischem Leben suchen und nach neuen Ressourcen wie Energiequellen für die Erde suchen soll. Das Programm fordert die Menschen auf, zum Mond zurückzukehren. Aber bevor das passiert, sagt Vondrak, ist es notwendig, viel mehr über die Oberflächenstrahlung und Topographie des Mondes zu verstehen.
Während Apollo gab es eine Reihe von fast tödlichen Fehlern, sagt Smith. Wir landeten nicht auf einer ebenen Fläche, und überall lagen Felsbrocken, die das Fahrzeug hätten beschädigen und eine Rückkehr zur Erde verhindern können. Sicherheitsstandards hätten Apollo heute nicht zugelassen.
Das Programm der bemannten Raumsonden Apollo wurde 1975 eingestellt, und erst in den 1990er Jahren schickten die Vereinigten Staaten weitere Satelliten in eine Umlaufbahn um den Mond. Clementine und das Mondsucher , die Monate damit verbrachte, den Mond zu umkreisen und Daten zurückzusenden. Clementine war ein gemeinsames Projekt des US-Verteidigungsministeriums und der NASA, das auch neue ballistische Technologien testete; Die USA haben seitdem keine anderen Mondsonden mehr gestartet.
LRO wird mehr Daten mit größerer Präzision sammeln, damit Wissenschaftler sichere und ressourcenreiche Landeplätze finden und Systeme entwickeln können, die für die Mondumgebung geeignet sind, sagt Vondrak.
LRO wird den Mond ein Jahr lang in einer Höhe von 50 Kilometern umkreisen. Frühere US-Satelliten hielten eine Höhe von etwa 100 bis 200 Kilometern, ebenso wie diejenigen, die von anderen Ländern wie China gesendet wurden 1 . ändern und Japans Kaguya , die beide 2007 gestartet wurden. Die Umlaufbahn in geringerer Höhe ermöglicht es der Raumsonde, den Mond genauer zu sehen, wodurch sie Bilder mit höherer Auflösung, sehr detaillierte Karten und genauere Temperaturmessungen erhalten kann, sagt Vondrak.
Der Mondorbiter ist mit sechs neuartigen Instrumenten ausgestattet, von denen zwei ihre Weltraumpremiere feiern: ein Kosmisches-Strahlen-Teleskop, das die Auswirkungen der Mondstrahlung auf den Menschen messen wird, und ein Laser-Höhenmesser, der Karten der Oberfläche des Mondes.
Das kosmische Strahlenteleskop, genannt Krater , ist ein neuartiger Sensor, der vom MIT, der Boston University, der University of Tennessee in Knoxville und den Luft- und Raumfahrtunternehmen . Es kann die Strahlungsumgebung nicht nur im Weltraum messen, sondern auch so, wie sie Astronauten täglich an der Oberfläche erleben würden. Durch die Charakterisierung der Strahlung können wir Raumschiffe besser abschirmen, damit Astronauten lange Reisen zum Mond und zum Mars überleben können, sagt Justin Kasper, Astrophysiker am Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics und der Projektwissenschaftler für Crater.
Der menschliche Körper reagiert je nach Intensität, Dauer und Zusammensetzung der radioaktiven Partikel unterschiedlich auf Strahlung. Die beiden Dinge, über die sich Wissenschaftler am meisten Sorgen machen, sind eine akute Strahlenvergiftung, zum Beispiel durch eine Sonneneruption, und eine langfristige Exposition gegenüber galaktischer kosmischer Strahlung, die das Krebsrisiko erhöhen kann. In allen Fällen bestehe die Gefahr, dass ionisierende Strahlung [hochenergetische, geladene Teilchen] die Atombindungen in der DNA aufbrechen und Zellen und Gewebe schädigen könne, sagt Kasper.
Der Strahlungsdetektor besteht aus einer Reihe von Silizium-Halbleitern, die jeweils etwa 35 Millimeter im Durchmesser und einen Millimeter hoch sind. Zwischen den Siliziumstücken haben die Wissenschaftler große Materialblöcke eingefügt, die als gewebeäquivalenter Kunststoff bezeichnet werden. Die Blöcke sind wachsartig und sehen aus wie riesige schwarze Buntstifte, haben aber die gleiche chemische Zusammensetzung wie menschliches Gewebe, sagt Kasper.
Während das Silizium also die Energie und Zusammensetzung von Partikeln misst, wenn sie durch den Detektor fliegen (ein bewährtes Verfahren zur Messung von Strahlung), wird der Kunststoff verwendet, um ihre biologischen Wirkungen zu messen. Zuvor wurden Daten von Strahlungsdetektoren zurück zur Erde geschickt, wo Wissenschaftler versuchten, die Auswirkungen der gemessenen Strahlung auf den Menschen zu berechnen. Das Kunststoffmaterial bietet eine direkte und genauere Messung der Strahlung in verschiedenen Tiefen des menschlichen Gewebes, sagt Kasper.
Das zweite Instrument, das seinen ersten Weltraumflug macht, ist der Mondorbiter-Laserhöhenmesser ( Lola ), entwickelt von Ingenieuren des NASA Goddard Space Flight Center. Es verwendet Laserlicht, um den Abstand zwischen der Raumsonde und der Mondoberfläche zu messen. Es wird diese Entfernung sehr genau messen, auf etwa 10 Zentimeter, und es wird 28 Mal pro Sekunde messen, sagt Smith von der NASA, der auch der leitende Ermittler von LOLA ist. Im Gegensatz zu aktuellen Instrumenten, die einen einzigen Laserstrahl mit geringer Wiederholung aussenden, sendet der neue Höhenmesser fünf fokussierte Laserlichtstrahlen aus, die zurückreflektiert und von fünf separaten Detektoren empfangen werden, für insgesamt 140 Messungen pro Sekunde.
Auf diese Weise können Wissenschaftler eine hochdichte, sehr genaue Karte der Form der Mondoberfläche erstellen. Wir können die Höhe und Neigung verschiedener Punkte auf dem Mond sowie die Unebenheiten des Geländes bestimmen, sagt Smith. Wir können auch etwas über die Eigenschaften der Oberfläche erfahren – zum Beispiel die Form von Kratern und ihre Tiefe und Größe. Das Endziel besteht darin, den besten, vorzugsweise flachen Ort zu finden, an dem ein großer Lander aufsetzen und Astronauten eine Basis errichten können.
Krater und LOLA werden auf dem Mondorbiter von vier weiteren Instrumenten begleitet, die den Mond abbilden und kartieren, die Oberflächentemperaturen messen, um potenzielle Eisablagerungen zu identifizieren, und nach Wasserstoff in den Polarregionen des Mondes suchen. Alle Daten werden zur Analyse kontinuierlich zur Erde zurückgesendet.
LRO ist die erste unserer Explorationsmissionen für eine Rückkehr zum Mond und wird einen erheblichen Einfluss auf die zukünftige bemannte Raumfahrt haben, sagt Vondrak.