Südkorea erkundet den Mond, weitere Missionen werden folgen

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Südkorea ist am Donnerstag zum Mond aufgebrochen. Aber dabei will es nicht bleiben.

„Wir erwägen auch, den Mond als Außenposten für die Weltraumforschung zu nutzen“, sagte Kwon Hyun-joon, Generaldirektor für Weltraum und Kernenergie im südkoreanischen Wissenschaftsministerium, in einer schriftlichen Antwort auf Fragen. „Obwohl wir hoffen, den Mond selbst erforschen zu können, erkennen wir auch sein Potenzial an, als Basis für weitere Erforschung des Weltraums wie dem Mars und darüber hinaus zu fungieren.“

Südkoreas Mondraumsonde namens Danuri wurde mit einer SpaceX Falcon 9-Rakete aus Florida gestartet und machte sich auf einen umständlichen, aber treibstoffeffizienten Weg, der sie Mitte Dezember auf dem Mond erreichen wird. Dort wird er eine Umlaufbahn in einer Höhe von 62 Meilen über der Mondoberfläche beginnen. Die Hauptmission ist auf ein Jahr angelegt.

Ursprünglich als Korea Pathfinder Lunar Orbiter bekannt, erhielt die Mission den Namen Danuri, nachdem sie in einem Namenswettbewerb als Sieger hervorgegangen war. Es ist ein Kunstwort aus den koreanischen Wörtern für „Mond“ und „genießen“.

Danuri wird sich Raumfahrzeugen der NASA, Indiens und Chinas anschließen, die derzeit den Begleiter der Erde erforschen. Ähnlich wie die Vereinigten Arabischen Emirate, die 2020 mit einer japanischen Rakete zum Mars gestartet sind, ist Südkorea das jüngste Land mit einem kleinen, aber ehrgeizigen Raumfahrtprogramm, das sich auf eine erdnahe Umlaufbahn begibt. Und ebenso wie der Hope-Orbiter der VAE soll die Danuri-Mission bedeutende wissenschaftliche Beiträge zu den globalen Bemühungen zur Erforschung und zum Verständnis des Sonnensystems leisten.

Herr Kwon sagte, das Hauptziel der Danuri-Mission sei die Entwicklung grundlegender Technologien wie das Design von Umlaufbahnen, Weltraumnavigation, ein Antriebssystem mit hohem Schub und eine 35-Meter-Antenne zur Kommunikation mit entfernten Raumfahrzeugen.

Aber die wissenschaftliche Nutzlast des Raumfahrzeugs ist anspruchsvoll und wird Wissenschaftlern in Südkorea und weltweit helfen, das Magnetfeld des Mondes zu untersuchen, seine Mengen an Elementen und Molekülen wie Uran, Wasser und Helium-3 zu messen und die dunklen Krater an den Mondpolen zu fotografieren, wo die Sonne scheint nie. Zusätzlich zur Bereitstellung eines der Instrumente namens ShadowCam wählte die NASA neun Wissenschaftler für die Teilnahme an Danuri aus.

Eines ihrer wichtigsten wissenschaftlichen Instrumente ist ein Magnetometer. Das Innere des Mondes erzeugt kein Magnetfeld mehr, aber das tat es früher, und dieses ursprüngliche Feld wird in Lavaströmen bewahrt, die sich während dieser Ära verhärteten.

Ian Garrick-Bethell, Professor für Planetenwissenschaften an der University of California in Santa Cruz und beteiligter Wissenschaftler an der Danuri-Mission, sagte, dass das frühe Magnetfeld überraschend stark gewesen zu sein scheint – möglicherweise sogar doppelt so stark wie das der Erde aktuelles Magnetfeld.

Dr. Garrick-Bethell sagte, es sei rätselhaft, dass „ein so kleiner kleiner Eisenkern ein so starkes Magnetfeld erzeugt haben könnte“.

Am Korean Aerospace Research Institute wurden letzte Inspektionen des Danuri-Raumfahrzeugs durchgeführt, bevor es zum Start nach Florida verschifft wurde. Anerkennung… Korean Aerospace Research Institute
Vor dem Start fand in Danuris Kontrollraum des Korean Aerospace Research Institute ein Briefing statt. Anerkennung… Korean Aerospace Research Institute

Er hofft, dass Südkorea nach Abschluss der einjährigen Hauptmission des Raumfahrzeugs entscheiden könnte, Danuri viel näher an die Mondoberfläche zu bringen, innerhalb von 12 Meilen oder weniger, wo das Magnetometer einen viel besseren Blick auf die magnetisierten Felsen werfen könnte.

„Selbst ein paar Pässe in diesen niedrigen Höhen könnten dazu beitragen, die Magnetisierung dieser Felsen einzuschränken“, sagte er.

Dr. Garrick-Bethell möchte das Magnetometer auch verwenden, um Magnetfelder zu untersuchen, die im Mond erzeugt werden, wenn er vom Sonnenwind, einem von der Sonne ausgehenden Strom geladener Teilchen, geschüttelt wird.

Der Anstieg und Abfall der Stärke des Magnetfelds im Sonnenwind induziert elektrische Ströme im Mond, und diese elektrischen Ströme wiederum erzeugen Magnetfelder, die von Danuri gemessen werden. Die Eigenschaften des Magnetfelds geben Hinweise auf die Struktur und Zusammensetzung des Mondinneren.

Diese Arbeit erfordert auch die Kombination von Messungen mit denen von zwei NASA-Raumsonden, THEMIS-ARTEMIS P1 und P2, die auf stark elliptischen Umlaufbahnen um den Mond reisen, damit sie die Änderungen des Sonnenwinds messen können, während Danuri die induzierten Magnetfelder näher misst die Oberfläche.

„Was wir daraus lernen würden, ist eine Art globale Karte der Innentemperatur und möglicherweise der Zusammensetzung und vielleicht sogar des Wassergehalts der tiefen Teile des Mondes“, sagte Dr. Garrick-Bethel.

Die Wissenschaftler werden ein weiteres Instrument von Danuri, ein Gammastrahlenspektrometer, verwenden, um die Mengen verschiedener Elemente auf der Mondoberfläche zu messen. Das Gerät von Danuri kann ein breiteres Spektrum an Gammastrahlen mit niedrigerer Energie aufnehmen als ähnliche Instrumente auf früheren Mondmissionen, „und dieses Spektrum ist voller neuer Informationen, um Elemente auf dem Mond zu erkennen“, sagte Naoyuki Yamashita, ein in New Mexico ansässiger Wissenschaftler arbeitet für das Planetary Science Institute in Arizona. Er ist auch ein teilnehmender Wissenschaftler auf Danuri.

Dr. Yamashita interessiert sich für Radon, das beim Zerfall von Uran entsteht. Da Radon ein Gas ist, könnte es aus dem Mondinneren an seine Oberfläche gelangen. (Dies ist derselbe Prozess, der manchmal zur Ansammlung von Radon führt, das ebenfalls radioaktiv ist, in den Kellern von Häusern.)

Die Mengen der radioaktiven Elemente könnten eine Geschichte liefern, die erklärt, wann verschiedene Teile der Mondoberfläche abgekühlt und verhärtet waren, sagte Dr. Yamashita und half Wissenschaftlern herauszufinden, welche der Lavaströme des Mondes älter oder jünger sind.

Das Korean Aerospace Research Institute, Südkoreas Gegenstück zur NASA, wird die hochauflösende Kamera von Danuri verwenden, um die Mondoberfläche nach potenziellen Orten für eine Roboter-Landermission im Jahr 2031 zu erkunden, sagte Herr Kwon.

Eine zweite Kamera misst polarisiertes Sonnenlicht, das von der Mondoberfläche reflektiert wird, und enthüllt Details über die Größe der Partikel, aus denen der Mondboden besteht. Da der ständige Beschuss durch Sonnenwind, Strahlung und Mikrometeoriten den Boden aufbricht, könnte die Größe der in einem Krater gefundenen Körner eine Schätzung seines Alters liefern. (Kleinere Körner würden auf einen älteren Krater hindeuten.)

Die polarisierten Lichtdaten werden auch verwendet, um Titanvorkommen auf dem Mond zu kartieren, die eines Tages für den Einsatz auf der Erde abgebaut werden könnten.

Die NASA lieferte eine der Kameras, eine ShadowCam, die empfindlich genug ist, um die wenigen Fotos aufzunehmen, die vom Gelände in die dunklen, permanent beschatteten Krater des Mondes springen.

Die 35-Meter-Deep-Space-Antenne in Yeoju, Südkorea, die mit Danuri kommuniziert. Anerkennung… Korean Aerospace Research Institute
Der Shackleton-Krater am Südpol des Mondes, einer von vielen, die ständig im Schatten liegen. Anerkennung… Wissenschaftliches Visualisierungsstudio der NASA

Diese Krater, die sich an den Polen des Mondes befinden, bleiben für immer kalt, unter minus 300 Grad Fahrenheit, und enthalten Wassereis, das sich im Laufe der Äonen angesammelt hat.

Das Eis könnte eine eingefrorene Geschichte des 4,5 Milliarden Jahre alten Sonnensystems liefern. Es könnte auch eine Fülle von Ressourcen für zukünftige Astronauten sein. Maschinen auf dem Mond könnten das Eis extrahieren und schmelzen, um Wasser bereitzustellen. Dieses Wasser könnte dann in Sauerstoff und Wasserstoff zerlegt werden, was Astronauten Luft zum Atmen und Raketentreibstoffe für Reisende liefern würde, die vom Mond zu anderen Zielen reisen möchten.

Einer der Hauptzwecke von ShadowCam ist es, das Eis zu finden. Aber selbst mit Danuris ausgeklügelten Instrumenten könnte das eine Herausforderung sein. Shuai Li, ein Forscher an der Universität von Hawaii und ein an Danuri beteiligter Wissenschaftler, glaubt, dass die Konzentrationen so gering sein könnten, dass sie nicht offensichtlich heller sind als Gebiete ohne Eis.

„Wenn Sie es nicht genau betrachten, können Sie es möglicherweise nicht sehen“, sagte Dr. Li.

Jean-Pierre Williams, ein Planetenwissenschaftler an der University of California in Los Angeles und ein weiterer an der Danuri-Mission beteiligter Wissenschaftler, hofft, detaillierte Temperaturkarten der Krater zu erstellen, indem er die ShadowCam-Bilder mit Daten kombiniert, die vom Lunar Reconnaissance Orbiter der NASA gesammelt wurden.

Der Orbiter der NASA, der den Mond seit 2009 untersucht, trägt ein Instrument, das die Temperaturen der Mondoberfläche aufzeichnet. Aber diese Messungen sind über einen ziemlich großen Bereich, etwa 900 Fuß breit, verschwommen. Die Auflösung einer ShadowCam beträgt etwa 5 Fuß pro Pixel. So könnten die zusammen mit Computermodellen verwendeten ShadowCam-Bilder es ermöglichen, Temperaturschwankungen auf der Oberfläche herauszukitzeln.

„Mit diesen Daten können wir lokale und saisonale Temperaturen kartieren“, sagte Dr. Williams. Das wiederum kann Wissenschaftlern helfen, die Stabilität von Wasser- und Kohlendioxideis im Krater zu verstehen.

Die Forscher müssen mehrere Monate warten, bis die Wissenschaft beginnt. Das Raumschiff nimmt einen langen, energieeffizienten Weg zum Mond. Es steuert zuerst auf die Sonne zu und macht dann eine Schleife zurück, um am 16. Dezember in der Mondumlaufbahn eingefangen zu werden. Diese „ballistische Flugbahn“ dauert länger, erfordert jedoch keinen großen Triebwerkszünder, um das Raumschiff zu verlangsamen, wenn es den Mond erreicht.

Südkorea verfügt über ein umfangreiches militärisches Raketenprogramm und hat seit dem Start des ersten im Jahr 1992 mehrere Kommunikations- und Erdbeobachtungssatelliten in eine erdnahe Umlaufbahn gebracht. Außerdem hat es seine inländischen Raketenstartkapazitäten erweitert, sodass zukünftige Missionen möglicherweise nicht darauf angewiesen sind SpaceX oder in anderen Ländern, um ins All zu gelangen. Im Juni brachte das Korean Aerospace Research Institute mit dem zweiten Flug seiner selbst entwickelten Rakete Nuri mehrere Satelliten erfolgreich in die Umlaufbahn.

„Wir werden anspruchsvolle Projekte wie Mondlander und Asteroidenerkundung übernehmen“, sagte Herr Kwon.

Jin Yu Young steuerte eine Berichterstattung aus Seoul bei.

Die New York Times

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