Max-Planck fliegt zum Mond

Wenn die unbemannte indische Mondsonde Chandrayaan-1 am kommenden Mittwoch um 3 Uhr (MESZ) vom Weltraumbahnhof Satish Dhawan zum Mond startet, ist an Bord auch Technik aus Deutschland: ein Infrarot-Spektrometer aus dem Max-Planck-Institut für Sonnensystem- forschung im niedersächsischen Katlenburg-Lindau. Das Instrument ist der einzige deutsche Beitrag zur Mission und wird dabei helfen, die erste flächendeckende, mineralogische Karte der Mondoberfläche zu erstellen.

Der Mond ist für das Verständnis der Erdgeschichte von großer Bedeutung. Denn obwohl beide Himmelskörper vor etwa 4,5 Milliarden Jahren entstanden sind, haben Plattentektonik, Wetter und nicht zuletzt das Leben die Zeugnisse dieser frühen Phase auf der Erde zum größten Teil ausgelöscht. In der geologischen und mineralogischen Zusammensetzung des Mondes dagegen haben sich diese Hinweise wie in einem Fossil erhalten.

Trotzdem konnten Raumsonden bisher nur einen kleinen Teil der Mondoberfläche erforschen: Die Missionen waren oft auf wenige Monate begrenzt oder mit einer beschränkten Anzahl von Instrumenten ausgestattet. Zudem zeigte sich der Mond den Geräten wegen der stark elliptischen Umlaufbahnen der Sonden aus ständig variierenden Entfernungen.

Chandrayaan-1 wird den Mond nun zwei Jahre lang begleiten. Eine kreisförmige Umlaufbahn in 100 Kilometern Höhe und das Zusammenspiel von mehreren wissenschaftlichen Instrumenten erlauben der Mission einen besonders genauen Blick auf den Erdtrabanten. Das Infrarot-Spektrometer SIR-2 aus dem Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung etwa soll zusammen mit fünf weiteren Instrumenten erkunden, welche Mineralien und Gesteinsarten sich wo auf dem Mond befinden. Auf diese Weise soll die erste hochaufgelöste, mineralogische Karte des gesamten Himmelskörpers entstehen.

SIR-2 nutzt dazu die optischen Eigenschaften der Mineralien im Mondboden aus. Wie die Blätter eines Baumes, die alle Lichtfarben außer Grün verschlucken, absorbiert jedes Mineral das Licht bestimmter Wellenlängen; diese Anteile des Lichts kann das Material nicht ins All zurückwerfen. Um die charakteristischen Lücken im reflektierten Licht zu entdecken, spaltet das Spektrometer die Strahlung, die es vom Mond erreicht, wie ein Prisma in eine Art Regenbogen auf. Aus den fehlenden Wellenlängenbereichen lässt sich so auf die Zusammensetzung der Mondoberfläche schließen.

Da die charakteristischen Farben der Mineralien, die im Sonnensystem am häufigsten vorkommen, jenseits des roten Spektralbereichs im langwelligen Infraroten liegen, ist SIR-2 speziell an diese Wellenlängenbereiche angepasst. Das Instrument ist das Nachfolgemodell eines Infrarot-Spektrometers, das sich bereits im Jahr 2004 bei der europäischen Mondmission SMART-1 bewährt hat. Die Max-Planck-Forscher entwickeln diesen Instrumenten-Typ, der im sichtbaren bis nahen Infraroten operiert, auch für künftige Missionen weiter.

Insgesamt befinden sich elf wissenschaftliche Instrumente an Bord von Chandrayaan-1. Fünf von ihnen stammen aus Indien, die anderen wurden von internationalen Gruppen entwickelt. Einige dieser Geräte sollen etwa eine dreidimensionale, topographische Karte der Mondoberfläche erstellen. Ein weiteres Ziel der Mission ist die Suche nach gefrorenem Wasser. Frühere Missionen hatten Hinweise dafür geliefert, dass es an den Polen des Mondes – an den Rändern einiger Krater – Eis geben könnte.

Die Max-Planck-Gesellschaft und die europäische Raumfahrtagentur ESA haben die Entwicklung und den Bau von SIR-2 maßgeblich finanziell unterstützt. Das Instrument steht somit auch für die wachsende Zusammenarbeit zwischen der Max-Planck-Gesellschaft und Indien. Als Zeichen der Wertschätzung durften die Max-Planck-Forscher als einzige ausländische Wissenschaftler ihr Instrument in Indien kalibrieren.