Die NASA erzielt einen weiteren Durchbruch bei der hochpräzisen Mondlandung

In einem kürzlich durchgeführten Experiment reflektierte der Lunar Reconnaissance Orbiter der NASA erfolgreich einen Laserstrahl von einem keksgroßen „Oreo“-Spiegel auf dem indischen Mondlander Vikram und brachte ihn zu dem umlaufenden Raumschiff zurück, das ihn gestartet hatte.
Die erfolgreiche Demonstration öffnet die Tür zu einer neuen Methode zur genauen Lokalisierung von Zielen auf der Mondoberfläche, die hoffentlich dazu beitragen wird, bei zukünftigen Mondmissionen hochpräzise Landungen zu erreichen.
Im August 2023 setzte Indiens Mission Moon Ship III den Vikram Lunar Lander in der Nähe des Manzinus-Kraters in der Südpolregion des Mondes ein und war damit das vierte Land, das ein Raumschiff auf dem größten Satelliten der Erde landete. Der Lander beförderte auch den Rover Pragyan, der wochenlang Daten über den Mond sammelte – darunter wertvolle Beweise für Mondbeben –, aber im September verlief planmäßig und konnte nach einem Stromausfall nicht „aufwachen“. konnte aber nach einem geplanten Stromausfall im September nicht „aufwachen“. Doch der verfallene Lander weckte dennoch das Interesse der NASA.
Vor Beginn der Mission ließ die Agentur den Lander mit einem kleinen, vielschichtigen Spiegel ausstatten, der als Laserreflektor-Array (LRA) oder Retroreflektor bezeichnet wird. Das Gerät mit einer Breite von 2-Zoll (5-Zentimeter) besteht aus acht kubischen Quarzeckprismen in einem kuppelförmigen Aluminiumrahmen und wurde entwickelt, um die Reflexion von Laserlicht aus praktisch jedem Winkel zu ermöglichen das umlaufende Raumschiff.
Eine erfolgreiche Entwicklung
Seitdem der Lander offline ging, hat der Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) der NASA mehrere erfolglose Versuche unternommen, Laser vom Retroreflektor zu reflektieren. Doch am 12. Dezember 2023, nach acht gescheiterten Versuchen, traf LRO schließlich das Array aus einer Entfernung von 62 Meilen (100 Kilometer) und empfing ein Laser-Ping-Signal.
Der Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) ist das einzige Raumschiff, das derzeit den Mond umkreist und mit einer Laserwaffe ausgestattet ist. Dieser Erfolg ist ein wichtiger Proof of Concept für die NASA, die plant, bei zukünftigen Mondmissionen, einschließlich der bevorstehenden Artemis-Mission, mehr Reflektoren einzusetzen.
Xiaoli Sun, Forschungswissenschaftlerin am Goddard Space Flight Center der NASA und Leiterin der Mission, sagte in einer Erklärung: „Wir haben gezeigt, dass wir aus der Mondumlaufbahn Rückwärtsreflektoren auf der Mondoberfläche lokalisieren können. Der nächste Schritt besteht darin, diese Technik dahingehend zu verbessern.“ Es wird zu einer Routinemission für zukünftige Missionen, die diese Reflektoren verwenden wollen.“
Dies ist nicht das erste Mal, dass Wissenschaftler Laser auf den Mond abgefeuert haben. In der Vergangenheit hat die NASA von der Erde abgefeuerte Laser erfolgreich auf Reflektoren reflektiert, die während der Apollo-Missionen auf der Mondoberfläche zurückgeblieben waren. Dieses Experiment zeigte, dass sich der Mond langsam mit einer Geschwindigkeit von etwa 3,8 Zentimetern pro Jahr von der Erde entfernte.
Der neue Retroreflektor wurde jedoch mit einem praktischeren Zweck entwickelt: Die Nationale Luft- und Raumfahrtbehörde plant, das Gerät zu verwenden, um unbemannten Raumfahrzeugen dabei zu helfen, neben vorhandenen Objekten auf dem Mond zu landen, indem sie in der Lage ist, deren Entfernung genau zu messen stammen von der Mondoberfläche (basierend auf der Zeit, die die Laser benötigen, um zum Raumschiff zurückzureflektieren).
Dies könnte für den Bau zukünftiger Mondbasen wichtig sein und es sogar Astronauten ermöglichen, in völliger Dunkelheit auf der Rückseite des Mondes zu landen. Eine ähnliche „Präzisionsmarkierung“ könnte beim bevorstehenden Andocken der Astronautenkapsel und des Frachtmoduls an die Luftschleuse der ISS helfen.
Welche Verbesserungen wurden vorgenommen?
Es dauerte mehrere Versuche, bis LRO den Laser des Vikram-Landers erfolgreich reflektieren konnte, da der Orbiter nicht für solch präzise Manöver ausgelegt war. Das Raumschiff ist nun seit 13 Jahren im Einsatz und übertrifft damit die Parameter seiner ursprünglichen Mission, die zur Kartierung der Mondoberfläche konzipiert war.
Dazu feuert es feine Laserlinien auf den Mond und misst die Zeit, die diese benötigen, um zum Raumschiff zurückzukehren. Da die Linien jedoch so weit voneinander entfernt sind, ist es schwierig, ein so kleines Ziel genau zu treffen.
Künftig werden Raumfahrzeuge, die auf nach hinten gerichtete Reflektoren zielen, über präzisere Laser verfügen und diese möglicherweise aus viel geringerer Entfernung abfeuern. Laut NASA sollten sie also theoretisch in der Lage sein, ihre winzigen Ziele jedes Mal zu treffen.
Die NASA plant, für ähnliche Experimente in Zukunft weitere Reflektoren auf dem Mond zu platzieren. Ihre letzten Versuche verliefen jedoch nicht gut.
Einer ihrer vorgeschlagenen Retroreflektoren wurde auf dem privaten Mondlander Peregrine montiert, der kurz nach seinem Start am 8. Januar ein katastrophales Treibstoffleck erlitt und kürzlich in der Erdatmosphäre verglühte. Der andere war an Japans Lander SLIM (Smart Lander for Investigating the Moon) angeschlossen, der am 19. Januar erfolgreich auf dem Mond landete, aber möglicherweise aufgrund von Stromproblemen „abgestorben“ war.
Diese Probleme könnten die Forschung der NASA zum Reflektor behindert haben. Aber da die erste bemannte Artemis-Mission auf 2026 verschoben wird, haben sie vielleicht noch ein paar Chancen, bevor diese Missionen eintreffen.