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© NASA/GSFC/Arizona State University
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Rückkehr zum Mond: Das Ziel der jetzt geplanten Missionen
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Was für eine prächtige Wunderwelt der Mond doch ist: Mit Blumen bewachsene Felsen zieren seine Oberfläche, Bisonherden grasen friedlich auf satten Wiesen, zweibeinige Biber spazieren mit ihren Jungen im Arm umher, geflügelte Fledermaus-Menschen führen angeregte Konversation. Diese Szenen beschrieb die Zeitung „New York Sun“ im Sommer 1835, angeblich fußend auf Beobachtungen des Astronomen John Herschel.
Die fantastischen Schilderungen, als „Great Moon Hoax“ bekannt, gelten als frühe Form von Fake News. Ob die Zeitung auf Satire abzielte oder nur auf schnöde Auflagensteigerung, ist nicht restlos geklärt. Sicher ist hingegen: Auch abseits aller Hirngespinste ist der Mond ein faszinierender Ort. Zauberwesen sucht man zwar vergeblich, dafür gewährt der Erdtrabant Einblicke in die Geschichte unseres Sonnensystems. Viele Erkenntnisse gewannen Astronauten und Forschende seit den 1960er-Jahren – und noch viel mehr gibt es sehr wahrscheinlich zu entdecken.
Zwölf Menschen spazierten über den Mond
Das Ziel, das Wissen über den Mond und unsere eigene kosmische Heimat zu erweitern, ist einer der Gründe, ihn erneut zu bereisen. Mehr als 50 Jahre sind verstrichen, seit Menschen durch dessen feinkörnige Staubschicht stapften. Apollo 17 bildete 1972 den Abschluss des Apollo-Programms, das insgesamt zwölf Astronauten den Mond erkunden ließ, zuletzt Eugene Cernan und Harrison Schmitt. Dann kehrte, abgesehen von unbemannten Raumsonden, Ruhe auf dem rund 400.000 Kilometer entfernten Himmelskörper mit knapp 3500 Kilometer Durchmesser ein.
Doch nun ist die Rückkehr zum Mond angelaufen: in Gestalt von Artemis, des Nachfolgeprogramms der Apollo-Missionen. Bereits diese Woche hätte Artemis II zur ersten bemannten Mondumrundung seit einem halben Jahrhundert starten sollen: zu einer zehntägigen Reise, vorbei an der erdabgewandten Seite des Mondes und zurück zur Erde (siehe Grafik oben), wobei die Raumkapsel beim Wiedereintritt in die Atmosphäre fast 40.000 Stundenkilometer erreichen und mittels Fallschirmen sanft im Pazifik wassern soll. Zweck der Mission: eine Vielzahl an Technik- und Sicherheitstests in Vorbereitung auf die nächste Mondlandung, die für 2027 oder 2028 geplant ist.
Space Launch System
Die neue Rakete ist von flüssigem Wasserstoff und Sauerstoff angetrieben, zusätzlich von zwei Feststoff-Boostern. An der Spitze befindet sich die Raumkapsel Orion.
© NASA/Joel Kowsky
Space Launch System
Die neue Rakete ist von flüssigem Wasserstoff und Sauerstoff angetrieben, zusätzlich von zwei Feststoff-Boostern. An der Spitze befindet sich die Raumkapsel Orion.
Vorige Woche allerdings gab die US-Weltraumbehörde NASA die Verschiebung des Lift-off des Space Launch Systems bekannt, der neuen, 65 Meter hohen Rakete mit einer Orion-Raumkapsel an der Spitze. Sie hätte die vierköpfige Crew – drei Astronauten und eine Astronautin – auf den Weg zum Mond bringen sollen, angetrieben von
2,6 Millionen Litern flüssigem Wasserstoff und Sauerstoff für die Hauptstufe, zwei Feststoff-Boostern für den Initialschub sowie vier Triebwerken. Grund für die Verschiebung seien technische Probleme. Der Start soll nun im März erfolgen.
Geht dann alles glatt, wird sich das amerikanische Team, bestehend aus Commander Reid Wiseman, Victor Glover und Christina Koch, zusammen mit dem Kanadier Jeremy Hansen in die fünf Meter große und neun Kubikmeter Platz bietende Raumfähre Orion zwängen. Anders als Ende der 1960er-Jahre ist die Kapsel mit moderner Elektronik vollgepackt. Allein der Arbeitsspeicher ist 200.000 Mal größer als in den Apollo-Kapseln. Damals umfasste er gerade vier Kilobyte. Fast verwunderlich, dass die Apollo-Missionen in dichter Abfolge abhoben, während bei Artemis ständig technische Hürden auftreten. Schon Artemis I, im November 2022 zu einer unbemannten Mondumrundung gestartet, musste mehrfach verschoben werden.
Womöglich führt gerade die komplexere Technik, verbunden mit höheren Sicherheitsstandards und dem Ausschluss möglichst jedes Risikos, wiederholt zu Planänderungen – während die Apollo-Astronauten, fast alle tollkühne Kampfpiloten, ihre Raumschiffe oftmals manuell navigierten, weil allerlei Bordelektronik ausfiel, die ohnehin kaum leistungsfähiger war als heute ein Kühlschrank. Außerdem kostet Artemis mit rund 90 Milliarden Dollar zwar gewaltige Summen – doch ins Apollo-Programm floss in wenigen Jahren das Dreifache in heutigem Geldwert, weil die USA den Wettlauf im All gegen die Sowjetunion mit allen Mitteln gewinnen wollten. Artemis ist keine reine NASA-Mission, auch die Europäische Raumfahrtagentur ESA sowie ihre kanadischen und japanischen Pendants sind beteiligt.
Was aber bringt das Monsterprojekt? Welche neuen Erkenntnisse dürfen wir von Erkundungen des Mondes erwarten, zusätzlich zu all dem schon vorhandenen Wissen? Und existieren tatsächlich Bestrebungen, den Mond zu besiedeln und dort Rohstoffe zu gewinnen?
Was kann uns der Mond noch verraten?
Christian Köberl vertritt eine klare Position zur Frage, ob der Mensch den Mond bereisen soll: unbedingt! „Wollen wir etwas über die Frühzeit der Erde wissen, sind Mondgesteine fast unsere einzige Chance, Neues zu lernen.“ Köberl ist Geochemiker am Department für Lithosphärenforschung der Universität Wien sowie an der Österreichischen Akademie der Wissenschaften mit besonderem Fokus auf das Studium extraterrestrischen Gesteins.
Der Mond, sagt Köberl, ist nicht nur der nächste Nachbar im Weltraum, die Geschichte der beiden Himmelskörper ist auch untrennbar verbunden. Der gängigen These zufolge kollidierte vor 4,5 Milliarden Jahren ein marsgroßer Brocken mit der jungen Erde. Durch den Crash stoben Trümmer beider Himmelskörper ins All, sammelten sich anschließend um den Erdäquator und formten, bedingt durch die Erdgravitation, den Mond. So entstand ein außergewöhnliches Paar: das Erde-Mond-System, das um einen gemeinsamen Schwerpunkt kreist.
Oberfläche des Mondes
Die Gesteine auf dem Mond sind fast alle älter als 3,5 Milliarden Jahre. Sie öffnen ein Fenster zurück in die Vergangenheit der Himmelskörper.
© AFP/APA/AFP/HO/ISRO
Oberfläche des Mondes
Die Gesteine auf dem Mond sind fast alle älter als 3,5 Milliarden Jahre. Sie öffnen ein Fenster zurück in die Vergangenheit der Himmelskörper.
Die Bedingungen auf den Himmelskörpern sind jedoch extrem verschieden: Die Erde mit ihrer Atmosphäre, mit Wind und Wetter ist permanenter Veränderung unterworfen – geologische Prozesse haben viele Spuren der Vergangenheit wie riesige Schleifmaschinen ausradiert. Anders auf dem Mond: Bei einem Achtzigstel der Erdmasse ist seine Gravitation zu gering, um eine Atmosphäre an sich zu binden, er besitzt heute weder ein Magnetfeld noch nennenswerte vulkanische Aktivität. Der Mond ist ein lebloser Brocken mit weniger als einem Viertel der Fläche der irdischen Kontinente, traktiert von Meteoritenhagel und kosmischer Strahlung.
Was zugleich bedeutet: Er ist seit Jahrmilliarden ziemlich unverändert, hat die Vergangenheit in seinen Gesteinen konserviert und öffnet gleichsam ein Fenster in die Kinderstube der Himmelskörper. „Die Mondgesteine sind fast alle älter als 3,5 Milliarden Jahre, seit damals gibt es praktisch keine geologischen Veränderungen“, sagt Köberl.
Aber könnten nicht Roboter auf dem Mond Gesteinsproben sammeln und zwecks Analyse zur Erde bringen? Genau das geschah bei vielen Missionen, allerdings können Sonden nur geringe Mengen Material aufnehmen, in Summe waren es einige wenige Kilo über die Jahrzehnte. Die Astronauten der Apollo-Missionen hingegen transportierten 382 Kilo Gestein von sorgsam ausgewählten Stellen zur Erde. Zugleich aber waren es nur einige wenige Stellen auf der erdzugewandten Seite, die längst nicht repräsentativ für die gesamte Mondlandschaft sind.
Die Crew von Artemis II
Commander Reid Wiseman, NASA-Crewmitglieder Victor Glover und Christina Koch und der kanadische Astronaut Jeremy Hansen.
© NASA/Frank Michaux
Die Crew von Artemis II
Commander Reid Wiseman, NASA-Crewmitglieder Victor Glover und Christina Koch und der kanadische Astronaut Jeremy Hansen.
Daher soll die nächste Mondlandung, die Artemis III bewältigen soll, an einem bisher unberührten Ort stattfinden: am Südpol des Mondes. Hier herrschen Extrembedingungen: minus 150 Grad Celsius, die Sonne steht so tief, dass Krater ganzjährig im Schatten liegen und in tiefstes, eisiges Schwarz getaucht sind. Diese „Kältefallen“ sind für Raumfahrer besonders attraktiv: Denn darin dürfte es Wassereis geben – eine Voraussetzung für eine in Zukunft geplante dauerhafte Präsenz auf dem Mond.
Shackelton-Krater am Südpol
Dieses Areal kommt als Landeplatz infrage. Am Südpol gibt es Vorkommen von Wassereis. Außerdem wurde die Region bisher nicht besucht.
© Mosaic created by LROC (Lunar Reconnaissance Orbiter) and ShadowCam teams with images provided by NASA/KARI/ASU
Shackelton-Krater am Südpol
Dieses Areal kommt als Landeplatz infrage. Am Südpol gibt es Vorkommen von Wassereis. Außerdem wurde die Region bisher nicht besucht.
Genau das ist der Plan: Während die Apollo-Missionen jäh endeten, nachdem der Wettlauf ins All gewonnen war, verfolgt das Artemis-Programm eine langfristige Perspektive. Zunächst soll ein Lunar Gateway eingerichtet werden, eine Raumstation in der Umlaufbahn des Mondes. Die ersten Module dafür sollen parallel zur nächsten Landung in ein bis zwei Jahren zum Mond verfrachtet werden. Die Idee ist, einen Außenposten beim Mond zu bauen, eine Plattform für Landungen, die Lagerung von technischem Equipment sowie ein vorgelagertes Sprungbrett für Missionen weiter hinaus ins All erlaubt – vor allem zum Mars. Denn die viel geringere Schwerkraft des Mondes würde Starts erheblich energiesparender machen.
Konzept eines Lunar Gateway
Die Idee ist, eine Station in der Umlaufbahn des Mondes einzurichten, auch als Sprungbrett für künftige Marsmissionen.
© NASA
Konzept eines Lunar Gateway
Die Idee ist, eine Station in der Umlaufbahn des Mondes einzurichten, auch als Sprungbrett für künftige Marsmissionen.
Das nächste Jahrzehnt soll dann der Besiedelung des Mondes gewidmet werden – wie auch immer eine solche im Detail umgesetzt werden könnte. Die Menschheit müsste dort extremen Umständen trotzen: Vakuum, Strahlung, Meteoritenhagel und Sonnenstürme mit Schwaden geladener Teilchen machen den Mond nicht gerade zur Komfortzone, der Mondstaub frisst sich unweigerlich in Raumanzüge und ins Räderwerk von Robotern. Zudem würden Kolonisten stets zwei Wochen in Dunkelheit verbringen, während es anschließend wieder zwei Wochen hell ist.
Habitate müssten in gut geschützten Bereichen wie Höhlen errichtet werden, verbunden mit der Verfügbarkeit von Wassereis, das an beiden Polen von Raumsonden nachgewiesen wurde. Daraus ließe sich Wasser gewinnen und eventuell auch Wasserstoff zur Herstellung von Treibstoff. Der Hauptzweck einer solchen Mondbasis wäre vor allem eine Forschungsstation – doch zumindest als kühnes Gedankenexperiment existiert auch die Idee, Rohstoffe am Mond abzubauen: zum Beispiel Eisen, Titan, Iridium, Seltene Erden sowie das Edelgas-Isotop Helium-3, das als Brennstoff für Kernfusion taugt. Sehr viel mehr als eine Vision ist der Bergbau am Mond im Moment aber noch nicht – und selbst wenn die technischen Möglichkeiten entwickelt würden, stellen sich Fragen um Schürfrechte auf einem Himmelskörper, auf den niemand Besitzansprüche erheben darf.
Konzept einer Mondbasis
In der Theorie bestehen Pläne, den Mond dauerhaft zu besiedeln und dort auch Energie zu gewinnen. Sehr viel mehr als eine fragwürdige Vision sind diese Vorhaben allerdings nicht.
© ESA/P. Carril
Konzept einer Mondbasis
In der Theorie bestehen Pläne, den Mond dauerhaft zu besiedeln und dort auch Energie zu gewinnen. Sehr viel mehr als eine fragwürdige Vision sind diese Vorhaben allerdings nicht.
Sehr viel realistischer ist daher, dass wir bald neue Erkenntnisse über den Erdtrabanten und unseren eigenen Planeten erhalten, beginnend mit der nächsten Landung – und das schon umfangreiche Wissen erweitern. Bereits jetzt liegt ein ziemlich präziser Steckbrief des Mondes vor: Wir wissen, dass der Mond einen 300 bis 400 Kilometer starken, eisenhaltigen Kern besitzt, einen Mantel und eine Kruste. Der Himmelskörper ist gezeichnet von Millionen von Narben, die Asteroidentreffer hinterlassen haben – viele davon hätte die Erde abbekommen, hätte nicht der Mond sie abgefangen. Heute sind vulkanische Aktivitäten weitgehend erloschen, auch das in der Frühzeit vermutlich vorhandene Magnetfeld existiert nicht mehr. Statt einer Atmosphäre gibt es lediglich eine Exosphäre, eine hauchdünne Hülle nahe des Vakuums mit einer Gesamtmasse von kaum zehn Tonnen.
Warum sehen wir immer nur eine Mondseite?
Die Vorderseite des Mondes besteht zu etwa 80 Prozent aus hellen Hochebenen, gebildet aus kalzium- und aluminiumreichen Feldspäten. Die restlichen 20 Prozent sind die dunklen Mare, so benannt, weil frühe Astronomen diese Becken für Meere hielten. Tatsächlich sind die Tiefebenen vulkanischen Ursprungs und prägen vor allem die erdzugewandte Mondseite. Die abgewandte Seite sieht auffällig anders aus, wie spätestens seit den Erkundungen chinesischer Raumsonden bekannt ist: Mare fehlen dort fast gänzlich, stattdessen gibt es eine viel massivere Kruste, die wohl an die 150 Kilometer misst. Warum aber sehen wir immer nur eine Mondseite, nie aber die „dunkle“ Seite des Mondes, obwohl sich sowohl die Erde als auch der Mond drehen?
Das Geheimnis lautet: gebundene Rotation. Bei einem Umlauf um die Erde dreht sich der Mond fast genau einmal um sich selbst. Man könnte sich einen Tisch vorstellen, der die Erde symbolisiert. Nun umrundet eine Person den Tisch, wobei ihr Blick immer auf den Tisch gerichtet ist. Die Person dreht sich während der Tischumrundung somit einmal um die eigene Achse und blickt stets zum Tisch – genau wie der Mond seine Vorderseite immer zur Erde wendet.
Die gebundene Rotation ist eine Folge der innigen Verbindung der beiden Himmelskörper, die auch die Gezeiten verursacht – den stärksten Einfluss des Mondes, den der Mensch auf Erden bemerkt. Wie entstehen die Gezeiten? Zum einen durch Gravitation: Ist der Mond der Erde zugewandt, zerrt seine Schwerkraft ein wenig an unserem Planeten und hebt dabei auch die Wasserflächen ein Stück an, was als Tidenhub bezeichnet wird. Je nach Größe des jeweiligen Meeres sind das bis zu vier Meter. Auf der gegenüberliegenden Seite der Erde geschieht interessanterweise dasselbe: Es entsteht ebenfalls ein Flutberg. Aber warum? Weil dort die Fliehkraft wirkt und den Einfluss der Gravitation überwiegt, wodurch auch dort die Wellen angehoben werden. Zwischen den beiden Seiten ist Ebbe, und das unablässige Wechselspiel der beiden Phänomene ist wesentlich für viele Prozesse auf Erden.
Wie beeinflusst der Mond die Erde?
Die Gezeiten sind ein Taktgeber, der nicht nur die Wassermassen bewegt, sondern auch das Festland und Eismassen hebt und senkt sowie die Atmosphäre. Unmengen von Lebewesen profitieren von Ebbe und Flut. Anbrandendes Wasser löst lebenswichtige Minerale aus den Gesteinen und befördert sie ins Meer, zugleich werden Meereslebewesen wie Krebse angespült, die Vögel in Ebbephasen jagen. Von bestimmten Korallenarten wiederum weiß man, dass sie mithilfe fotoempfindlicher Moleküle ihre Fortpflanzungszeiten nach den Mondphasen richten.
Doch der Mond ist wohl auf noch viel fundamentalerer Ebene entscheidend. Seine Gravitation hat die Erdachse stabilisiert und Leben auf der Erde wohl überhaupt erst möglich gemacht. Sonst würde die Achse taumeln, ähnlich, wie es auf dem Mars der Fall ist, verbunden mit enormen und äußerst unangenehmen Klimaschwankungen.
Dank der Mondschwerkraft wurde außerdem die Rotationsgeschwindigkeit der Erde allmählich gebremst – ohne Mond würde ein Erdtag nur zwölf Stunden dauern. Eine schnellere Rotation hätte überdies unter anderem viel höhere Windgeschwindigkeiten zur Folge. Die Erde wäre ein sehr stürmischer und unbehaglicher Ort. So trägt unser Begleiter in mehrfacher Hinsicht dazu bei, dass Leben auf der Erde unter guten Bedingungen gedeiht.
Mond und Erde
Die beiden Himmelskörper sind ein eng verbundenes Paar. Die Schwerkraft des Mondes beeinflusst die Erde auf vielfältige Weise.
© AFP/APA/AFP/NASA/HO
Mond und Erde
Die beiden Himmelskörper sind ein eng verbundenes Paar. Die Schwerkraft des Mondes beeinflusst die Erde auf vielfältige Weise.
Wäre angesichts all der erwiesenen Effekte des Mondes nicht auch zu erwarten, dass all die populären Annahmen über Einflüsse des blassgelben Himmelskörpers auf den Menschen einen wahren Kern besitzen?
Die Antwort ist klar negativ: So ziemlich alle Mythen wurden eingehend geprüft – von der Zahl der Geburten über Diäten und Haarschnitte bei Vollmond bis zu Drogenkonsum, Notrufen, Arbeitsunfällen, Operationsfehlern und Baumschnitt. Nie konnte ein solider Zusammenhang nachgewiesen werden, obwohl teils riesige Datensätze von bis zu 500.000 Personen über viele Jahre, teils Jahrzehnte, ausgewertet wurden.
Schlechter Schlaf bei Vollmond?
Was die Schlafqualität betrifft, fand allerdings eine Schweizer Studie tatsächlich einen kleinen Effekt: Die Schlafdauer war bei Vollmond um 20 Minuten verkürzt, allerdings wollten die Autoren das Ergebnis selbst nicht überbewerten. Schließlich kann allein das Wissen der Probanden, dass gerade Vollmond herrschte, eine Rolle gespielt haben.
Interessant war eine Studie, die Zusammenhänge von Mondphasen und Verkehrsunfällen überprüfte. Zunächst schienen die Unfallzahlen tatsächlich bei Vollmond anzusteigen. Des Rätsels Lösung stellte sich später heraus: Einige bewegliche Feiertage wie etwa Pfingsten korrelieren mit den Mondphasen – und an solchen Feiertagen sind schlicht mehr Menschen auf den Straßen unterwegs, wodurch die Wahrscheinlichkeit von Unfällen steigt.
Die Studie ist allerdings ein Paradebeispiel dafür, wie rasch zwei Ereignisse irrtümlich in ursächlichen Zusammenhang gebracht werden, obwohl sie kausal gar nicht verbunden sind – während ein dritter, vorerst übersehener Einflussfaktor entscheidend ist.
Alwin Schönberger
leitet das Wissenschafts-Ressort.