Das APX-Spektrometer des chinesischen Mondrovers Yutu wurde am 25. Dezember 2013 erstmals eingesetzt, um die chemische Zusammensetzung der Mondoberfläche zu bestimmen.
Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: Institute of High Energy Physics/Chinese Academy of Sciences.
(Bild: Institute of High Energy Physics)
Am 14. Dezember 2013 landete die chinesische Raumsonde Chang`e 3 im nördlichen Bereich des Mare Imbrium auf dem Mond. Noch am selben Tag rollte der von der Sonde mitgeführte, rund 120 Kilogramm schwere Rover Yutu (zu deutsch „Jadehase“) über eine Rampe auf die Mondoberfläche (Raumfahrer.net berichtete). Nach der Aktivierung der wissenschaftlichen Instrumente liefert der Rover seitdem Daten von der Mondoberfläche.
Bei einem der dabei zum Einsatz kommenden Instrumenten handelt es sich um ein Röntgen-Spektrometer, das so genannte „Active Particle-induced X-ray Spectrometer“ (kurz „APXS“), mit dessen Hilfe die prozentuale chemische Zusammensetzung von Gesteinen und Mond-Regolith ermittelt werden soll. Das APXS macht sich dabei das Prinzip der Röntgenfluoresenzspektroskopie und der Partikel-induzierten Röntgenemission (PIXE) zunutze.
Das Instrument besteht aus einer im Inneren des Rovers befindlichen Elektronik-Einheit und einem an einen Instrumentenarm montierten Sensorkopf, welcher eine Isotopenquelle beherbergt. Im Vorfeld einer durchzuführenden Messung wird dieser Sensorkopf unmittelbar über den zu untersuchenden Bereich der Mondoberfläche dirigiert. Die Isotopenquelle sendet anschließend aus einer Entfernung von wenigen Zentimetern zur Oberfläche eine Alphastrahlung aus.
Sobald die Partikel dieser Stahlung in der zu untersuchenden Bodenformation auf andere Atomkerne treffen, wird die Alphastrahlung dabei abhängig von der Atommasse der getroffenen Atome auf eine charakteristische Art und Weise reflektiert und gestreut. Die reflektierte Strahlung wird anschließend von einem im Inneren des Kopfstückes befindlichen Detektor aufgefangen und vermessen. Durch die Ermittlung des Winkels der erfolgten Ablenkung und der dabei auftretenden Energie ergeben sich genaue Daten über die Masse der für die Ablenkung verantwortlichen Atomkerne, woraus sich wiederum auch die dafür verantwortlichen chemischen Elemente bestimmen lassen.
Erstmals aktiviert wurde das APXS von Yutu bereits am 23. Dezember. Im Rahmen dieser Arbeiten wurde allerdings lediglich die Funktionalität des Instruments an einer mitgeführten Kalibrierungsprobe überprüft. Zwei Tage später und somit unmittelbar vor dem Beginn einer durch die 14 Tage andauernden „Mondnacht“ bedingten Ruhephase (Raumfahrer.net berichtete) führte das Instrument schließlich die erste direkte Messung auf der Mondoberfläche durch. Erste Auswertungen der dabei gewonnenen Spektren des APXS zeigen, dass sich die dabei untersuchte Probe in erster Linie aus den acht hauptsächlich gesteinsbildenden chemischen Elementen Magnesium, Aluminium, Silicium, Kalium, Calcium, Titan, Chrom und Eisen zusammensetzt. Des weiteren konnten bei dieser Messung Strontium, Yttrium und Zirkonium nachgewiesen werden.
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