Die vorgestern Abend gestartete Mondsonde Chang`e 3 soll nach ihrer Landung auf dem Erdtrabanten umfangreiche wissenschaftliche Forschungen ausführen und die dabei anfallenden Daten zur Erde senden. Das erste Bahnmanöver auf dem Weg zum Mond wurde gestern gegen 8.50 Uhr MEZ abgeschlossen.
Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: CAST, BISSE, NASA, Spaceflight101, Raumcon.
Die Mission besteht aus einem Lander und einem kleinen Fahrzeug. Beide Systeme haben eine eigene wissenschaftliche Ausrüstung sowie Kameras und Sende-/Empfangsanlagen und können vollkommen unabhängig voneinander operieren.
Das Fahrzeug Yutu (Jadehase) ist mit einem Bodenradar ausgerüstet. Zudem trägt es einen Instrumentenarm, an dem eine Fräse, eine Mikroskopkamera, ein Alpha-Röntgen-Spektrometer sowie ein Spektrometer für sichtbares und nahes Infrarotlicht angebracht sind. Ringsum gibt es außerdem eine ganze Reihe von Kameras, mit denen nicht nur die Umgebung erfasst werden, sondern deren Bilder auch für eine autonome Fahrwegplanung unter Berücksichtigung von erkannten Hindernissen verwendet werden können. Panoramakameras und Navigationskameras sind doppelt ausgelegt, so dass stereoskopische Bilder auch Rückschlüsse auf Größe und Entfernung von Hindernissen erlauben.
Das Röntgenspektrometer erfasst Röntgenemissionen von Bodenmaterial, das mit Partikelstrahlung (Alphateilchen) angeregt wurde. Die dabei ausgesandte Strahlung ist von den im Boden vorkommenden Elementen abhängig, woraus sich dessen Bestandteile und die Zusammensetzung ermitteln lassen.
Das zweite Spektrometer zerlegt das von einer Probe reflektrierte Licht in einzelne Frequenzen von etwa 450 nm bis 2.400 nm. Damit wird ein Bereich von sichtbarem, grünem Licht bis ins nahe Infrarot erfasst. Auch aus diesen Werten lassen sich Aussagen über die Zusammensetzung des Materials ableiten. Das Neue ist dabei, dass die Aufspaltung des Spektrums in einzelne Wellenlängen durch ein akustisches Verfahren erfolgt. Ein spezieller Kristall ändert seinen Brechungsindex, je nachdem, mit welcher akustischen Frequenz er angeregt wird. Die dafür erforderliche Anregung erfolgt über einen piezoelektrischen Vibrator, der seine Anregung von einem elektrischen Schwingkreis erhält. So können unterschiedliche Wellenlängen auf denselben Sensor geleitet werden, was das Gerät sehr kompakt macht.
Zur weiteren wissenschaftlichen Ausrüstung von Yutu gehört ein Bodenradar, mit dem man Messwerte bis in etwa 100 Meter Tiefe unter der Mondoberfläche gewinnen möchte. Damit soll ein Bodenprofil über die gesamte Fahrstrecke erfasst werden.
Der Lander besitzt eigenes Instrumentarium, darunter mehrere Kameras sowie ein UV-Spiegelteleskop, mit dem erstmals hochauflösende astronomische Aufnahmen des Weltalls von der Mondoberfläche aus gemacht werden sollen. Beobachtungsziele sollen Galaxien, Doppelsterne, aktive Galaxienkerne, variable und besonders helle Sterne werden. Das Teleskop ist ein Ritchey-Chretien mit 150 mm Öffnung, das Licht wird über einen dreh- und kippbaren Planspiegel in das feststehende Teleskop gelenkt. Ein CCD-Chip erfasst Licht der Wellenlängen von 245 bis 340 nm mit 13 µm großen Pixeln und soll Lichtquellen bis etwa 13 mag erfassen können.
(Bild: NASA)
Ein weiteres Instrument auf dem Lander ist eine Kamera für extremes Ultraviolett. Diese hat ein Gesichtsfeld von 16 Grad bei einer Auflösung von etwa 0,1 Grad. Hauptuntersuchungsgegenstand ist die Plasmasphäre der Erde inklusive der Plasmapause. Für den Lander ist eine Funktionsdauer von etwa einem Jahr vorgesehen. Er soll auch über einen Radioisotopengenerator zur Erzeugung elektrischer Energie verfügen.
Auf dem Weg zum Mond werden drei Bahnmanöver erforderlich, um den korrekten Eintritt in eine Mondumlaufbahn zu gewährleisten. Am 6. Dezember soll dies mit einem längeren Bremsmanöver erfolgen. Danach wird der mondnächste Punkt der zunächst kreisähnlichen Bahn in etwa 100 km Höhe auf 15 km abgesenkt. Anschließend findet die Landung statt. Dabei kommen ein Laserentfernungsmesser, ein Abstands- und Geschwindigkeitsradar sowie Kameras zur Erfassung von Hindernissen zum Einsatz, bevor die Sonde ihr Haupttriebwerk in etwa 4 Metern Höhe abschaltet. Aufgrund der niedrigeren Schwerkraft, fällt der Lander dann relativ langsam zu Boden.
Zielregion ist das Sinus Iridum oder die Regenbogenbucht im Mare Imbrium im Nordwesten der sichtbaren Mondhalbkugel. Hier zieht sich das Mondjura-Gebirge bogenförmig über die nordwestliche Seite mit dem Heraclides-Vorgebirge (oder Kap Heraclides) im Westen und dem Laplace-Vorgebirge (oder Kap Laplace) im Norden. Diese Gebirgsformation ist durch einen Einschlag entstanden, hat einen Durchmesser von 236 km und wird zu bestimmten Mondphasen gut beleuchtet, während der Grund des Kraters noch im Dunklen liegt und zudem mit dunklem Gestein gefüllt ist. Diesen Anblick bezeichnet man auch als Goldenen Henkel des Mondes.
Mittlerweile wird spekuliert, an welchem Punkt genau der Lander niedergehen wird. Ein interessantes Ziel böte der 8 km durchmessende und etwa 1.600 Meter tiefe Krater Laplace A. Der vergleichsweise junge Krater wurde aus dem Basalt eines Mares gebildet. Dabei wurde Material aus dem Inneren über den Rand des Kraters hinaus geschleudert. So wäre bereits die Fahrt zum Krater eine Reise durch die Geschichte der oberen Schichten des Mondes. Damit ließen sich einige bisher noch offene Fragen klären.
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