Die herausfordernde Logistik der Mond Erforschung Understand article

Übersetzt von Antje Hillmann. Der Weg zum Mond ist mit vielen Herausforderungen gepflastert. Welche Fragen muss die nächste Generation von Weltraumforschern beantworten?

Im ersten Teil dieser zweiteiligen Serie, erklärte ich warum Wissenschaftler zum Mond zurückkehren möchten, welche wissenschaftlichen Fragen noch ungeklärt sind und warum es wichtig ist Antworten auf diese Fragen zu finden (Tranfield, 2014). In diesem Folgeartikel, beschreibe ich einige praktische, aber nicht unbedeutende Herausforderungen, für erfolgreiche Mondmission zusammen mit möglichen Lösungen. Ihre Schüler, die nächste Generation der Weltraumforscher, können über die Probleme nachdenken und Ideen und Lösungen entwickeln.

Wo sollten wir auf dem Mond landen und warum?

Zu den Polen? Zum Äquator? Der Vorderseite des Mondes? Seine Rückseite? Die Antwort auf diese Frage hängt davon ab, welche wissenschaftliche Frage beantwortet werden soll. Die Apollo Missionen landeten alle auf der Mondvorderseite in der Nähe des Äquators^w1. Wissenschaftler glauben, dass neue Gebiete erforscht werden sollten, um unser Verständnis des Mondes zu erweitern. Zu den interessanten Zielen gehören dabei die Pole. Insbesondere das Südpol – Aitken Becken, der größte, älteste und tiefste bekannte Krater auf der Mondoberfläche^w2, ist für Geologen ein sehr interessanter Forschungsort.

Die NASA Mission LCROSS stellte zudem 2009 fest, dass es Eis an den Polen gibt, in Regionen die nie vom direktem Sonnenlicht erreicht werden^w3. Alle Experimente, die sich mit Mondeis beschäftigen, müssten sich daher  auf die Mondpole konzentrieren. Die Rückseite des Mondes wäre auch ein interessantes neues Forschungsgebiet, welches jedoch technisch herausfordernder ist, da es nie einen direkten Sichtkontakt zwischen der Rückseite des Mondes und der Erde gibt, was die Missionsleitung und die Kommunikation erschweren würde.  

Wer sollte auf die Reise gehen? Menschen oder Roboter?

Oder sollten beide gemeinsam reisen? Menschen können in der gleichen Zeit mehr wissenschaftliche Arbeiten durchführen als Roboter. Menschen lernen schnell von ihrer Umgebung und können ihr Wissen anwenden um Situationen einzuschätzen. Eine Mission mit Menschen kostet jedoch mehr Geld und gefährdet mehr Leben als eine Mission mit Robotern. Normalerweise werden Missionen mit Robotern für erste wissenschaftliche Erkundungen verwendet. Sie benutzen Kameras und wissenschaftliche Geräte um das Gebiet von der Ankunft von Menschen zu untersuchen und liefern Vorräte als Vorbereitung für die späteren Missionen. Nach einer Reihe von erfolgreichen Roboter Missionen, werden Missionen mit Menschen geplant, um kompliziertere Aufgaben wie fortschrittliche wissenschaftliche Experimente, den Aufbau von Unterkünften und die Gebietserforschung durchzuführen.

Sollten die Experimente auf dem Mond oder auf der Erde durchgeführt werden?

Mondproben existieren in einer Umgebung mit minimalsten Luft und Wasseranteilen, entfernt von Kontaminationsquellen wie dem Menschen, Raumfahrzeugen und der Erdatmosphäre. Untersuchungen der Proben auf dem Mond verringern somit das Risiko der Veränderung und Verunreinigung der Proben während des Transportes. Jedoch begrenzen Kosten und technologische Hindernisse, wie die Entwicklung von wissenschaftliche Geräte die klein genug sind und trotz der veränderten Mondschwerkaft funktionieren, die Möglichkeiten der Analysen welche auf der Mondoberfläche durchgeführt werden können.

Proben die verschiedene Analysen oder komplizierte Geräte benötigen sollten daher auf der Erde getestet werden. Das  bedeutet, dass sie vorsichtig eingesammelt und zur Erde transportiert werden müssen, um Veränderungen und Kontaminationen zu vermeiden. Die Behältnisse, welche für die Apollo Missionen entwickelt wurden, sind ein gutes Beispiel dafür wie anspruchsvoll diese Aufgabe sein kann. Die Behältnisse wurden so gestaltet, dass sie während der Reise zurück zur Erde Sauerstoff und Wasser von den Proben fernhalten sollten. In einigen Fällen zersetzte jedoch der aggressive Mondstaub die Dichtungen und die Proben kamen mit Luft und Feuchtigkeit in Kontakt. Eine andere Überlegung stellt die Probenentnahme von Eisproben dar. Eisproben welche durch Bohrungen gewonnen werden, könnten durch die Hitze beim Gewinnungsprozess beschädigt werden. Zusätzlich müssten die Eisproben in speziell entwickelten Containern zur Erde zurück transportiert werden, welche die Proben vor Hitze, Licht, Strahlung, Sauerstoff und biologischen Kontaminationen schützen.

 

 

 

Wie können die Proben auf der Erde gelagert werden ohne ihre Qualität zu gefährden?

Die „NASA curation facility“ in Houston, Texas, USA hat erfolgreich Methoden zur Handhabung von Erdproben unter Edelgas eingeführt, die sicherstellen, dass die Proben gut geschützt vor Feuchtigkeit, biologischen und gasförmigen  Kontaminationen sind. Besondere Einrichtungen existieren für die Probenuntersuchung  und detaillierte Aufzeichnungen dokumentieren, was mit jeder Probe getan wurde. Neue Proben, wie zum Beispiel Eisproben, erfordern die Entwicklung  zusätzlicher Methoden um sicherstellen zu können, dass sie auf eine Art und Weise behandelt werden, welche ihren wissenschaftlichen Wert erhält.  

Wie viele Mondmissionen sollten unternommen werden?

Jede Mission sollte mit dem  Ziel geplant werden, unser Wissen und unsere Forschungsfähigkeiten zu erweitern. Jede Mission erfordert aber auch eine erhebliche Investition von Technologien, menschlicher Zeit und Geld. Als Beispiel: Auf dem Höhepunkt des Apolloprogramms arbeiteten daran 400 000 Menschen, was Kosten von 20 Milliarden US Dollar verursachte^w5 (gleich zu setzen mit ca. 120 Milliarden US Dollar in 2013, inflationsbereinigt). Im Gegensatz dazu kostete die Mission LCROSS / Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) im Jahre 2009 583 Millionen US Dollar^w6. Die LCROOS/LRO Mission war sehr viel günstiger als das Apollo Programm, aber sein wissenschaftlicher Wert war geringer und es beinhaltete keine Erkundungsprojekte mit Menschen. Bei der Planung großer Forschungsprojekte sollte ein Gleichgewicht zwischen Missionen mit Menschen und Missionen mit Robotern gefunden werden um den wissenschaftlichen Gewinn zu maximieren und die Kosten in Grenzen zu halten.

Wer sollte zahlen? Wer sollte reisen?

In der heutigen politischen und wirtschaftlichen Situation haben wenige Länder die notwendigen Ressourcen und Kompetenzen eigene Mondmissionen zu starten. Internationale Kooperationen, bei denen Länder Wissen und Ressourcen austauschen,  erlauben es allen Ländern zum gemeinsamen Ziel, der langfristigen Weltraumforschung bis zum Mond und darüber hinaus, beizutragen.  Eine Herausforderung wird sein, sich darauf zu einigen, welche Länder Astronauten und Ausrüstung schicken können. Dies könnte ein interessantes Thema zur Diskussion mit ihren Schülern sein.

Der Nutzen von einer Rückkehr zum Mond ist vom Wissenschafts- und Forschungsstandpunkt her enorm. Jedoch müssen viele Herausforderungen überwunden werden um die Ziele zu erreichen. Während der Apollo Missionen wurde dies schon einmal geschafft und es gibt eine wachsende Bewegung innerhalb der heutigen wissenschaftlichen Gesellschaft die solche Erfolge wiederholen möchten.

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