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Wissenschaft

Raumfahrt

"Smart-1" startet zum Mond

Europas erster Mondsatellit ist nach mehrfacher Verzögerung endlich gestartet. "Smart-1" soll neue Weltraumtechnologie testen, Mondmineralien kartieren und am lunaren Südpol nach Eis fahnden. Doch der Trabantentrip ist langwierig.

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Sonntag, 28.09.2003   09:11 Uhr

Über dreißig Jahre nach den vorläufig letzten Schritten von US-Astronauten auf dem Erdtrabanten hat nun Europa den Mond ins Visier genommen. Die historischen Apolloflüge will die ESA zwar nicht fortsetzen, doch mit dem Start ihrer Raumsonde "Smart-1" schickte die europäische Weltraumagentur immerhin ihren ersten Roboter auf die Mondfahrt. In der Nacht zum Sonntag schoss eine Ariane-5-Rakete vom Raketenbahnhof Kourou das Vehikel in den Erdorbit - den Ausgangspunkt für die ungewöhnliche Reise ins lunare Zielgebiet.

Beschauliches Tempo mit Ionen-Triebwerk

Denn das ungraziöse Gefährt vom Format einer groß geratenen Waschmaschine unterscheidet sich von der technischen Konfektionsware üblicher Planetenmissionen. Besonders das elektrische Ionentriebwerk macht die Sonde zum Technologieexperiment. Wer dabei jedoch an Captain Kirks "Warp-Antrieb" denkt, wird angesichts des beschaulichen Durchschnittstempos enttäuscht: Der Mondroboter wird für den Katzensprung zum Nachtgestirn über ein Jahr vertrödeln, die leibhaftigen Kollegen der Apollo-Truppe hatten die Distanz in kaum vier Tagen durcheilt.

Der elektrische Antrieb der Smart-Sonde basiert auf dem Rückstoß von Xenon-Gas, 72 Kilogramm des Edelgases füllen die Treibstofftanks. "Die Xenon-Atome werden in dem neuartigen Triebwerk ionisiert und in einem elektrischen Feld beschleunigt", erklärt Horst Uwe Keller, der am wissenschaftlichen Programm der Mission beteiligt ist. Der winzige Rückstoß ist zwar kaum größer als die Gewichtskraft, mit der eine Doppelseite des SPIEGEL auf den Schreibtisch drückt, doch steht der Minischub nahezu kontinuierlich zur Verfügung - ein Vorteil, der sich auf den jahrelangen Reisen künftiger Planetensonden auszahlen soll.

"Höhere Endgeschwindigkeiten und geringerer Treibstoffbedarf - das führt zu kürzeren Reisezeiten und mehr Nutzlast", so der Astrophysiker vom Max-Planck-Institut für Aeronomie im Harzstädtchen Katlenburg-Lindau. Die geplanten ESA-Sonde "Bepi Colombo" könne etwa in einigen Jahren mit dem neuen Antrieb zum Merkur aufbrechen, aber "auch künftige Kometen- und Planetoiden-Missionen werden vom Ionenantrieb profitieren", so Keller.

Bläulich schimmernder Antriebsstrahl

Das Elektrotriebwerk ist allerdings ein beträchtlicher Stromfresser. Drei Viertel des gesamten Verbrauchs jagt "Smart-1" mit dem bläulich schimmernden Strahl als Ionen-Auspuff aus dem Antriebsmodul. Deshalb übernehmen besonders effiziente Solarzellen aus deutscher Produktion die Stromversorgung. Die Gallium-Arsenid-Zellen auf den 14 Meter langen Auslegern entlocken dem Sonnenlicht fast doppelt soviel Elektronensaft wie traditionelle Zellen aus Silizium.

"Ob die neuen Zellen die gesamte Missionsdauer ihre maximale Leistung liefern, muss sich allerdings noch herausstellen", erklärt Keller. Davon, und der Effizienz des Ionenantriebes hänge auch die genaue Flugzeit ab. ESA-Experten sagen dem lunaren Langläufer einen Transfer von rund 16 Monaten voraus.

Am Mond angekommen, wird sich "Smart-1" auf einem elliptischen Orbit bis auf 300 Kilometer an die graue Oberfläche heran pirschen. Nach dem Geduldsspiel bei der Anreise dürften Planetologenherzen höher schlagen, wenn die Bordinstrumente die Kraterlandschaften unter die Lupe nehmen. Mit dem Infrarot-Spektrometer "SIR" aus Katlenburg-Lindau können die Forscher beispielsweise die verschiedenen Mineralien in der Mondkruste entschlüsseln. Anders als bei den Gesteinsproben der sechs Apollo-Landeplätze, ist es den Mondforschern mit dem 2,3 Kilogramm schweren Apparat möglich, sich von ihrem orbitalen Hochstand aus einen großräumigen Überblick zu verschaffen.

Außerdem soll SIR helfen, das Rätsel um das Polareis zu lüften: US-Forscher hatten mit dem "Smart-1"-Vorgänger "Lunar Prospector" über dem Mondsüdpol Wasserstoff ausgemacht. Liegen dort, unter Mondstaub begraben, Eisreste aus früheren Kometeneinschlägen? Der ESA-Roboter soll die Eissuche fortsetzen. "Wir werden uns auch die Schattenzonen einiger Südpolkrater vornehmen", so SIR-Projektmanager Andreas Nathues vom Max-Planck-Institut.

In den tiefen Kratern herrscht ewige Dunkelheit - für altes Eis günstige Bedingungen, lange Zeiträume zu überdauern. Doch geringe Mengen Streulicht, etwa vom beleuchteten Kraterrand, braucht auch SIR zum Nachweis der Eissignatur. Zu viel des wärmenden Lichtes ließe auf Dauer jedoch das Eis ins All verdampfen. Nathues: "Diese Gratwanderung ist selbst für unser empfindliches Gerät eine Herausforderung."

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