Die InSight-Mission der NASA liefert die ersten Daten zur inneren Struktur eines anderen Planeten als der Erde

Überraschung! Der erste Blick in den Mars zeigt eine Kruste mit kuchenartigen Schichten

Eine Illustration des InSight-Raumfahrzeugs der NASA mit seinen Instrumenten, die auf der Marsoberfläche eingesetzt werden
Der Mars InSight Lander ist mit einem gewölbten Seismometer (links) und einer Sonde zur Messung des Wärmeflusses (rechts) ausgestattet. Bildnachweis: NASA / JPL-Caltech

Die InSight-Mission der NASA hat endlich einen Blick in den Mars geworfen – und entdeckt, dass die Kruste des Planeten aus drei Schichten bestehen könnte. Dies ist das erste Mal, dass Wissenschaftler das Innere eines anderen Planeten als der Erde direkt untersuchen und Forschern dabei helfen, herauszufinden, wie sich der Mars im Laufe der Zeit gebildet und entwickelt hat.

Vor dieser Mission hatten Forscher nur die inneren Strukturen der Erde und des Mondes gemessen. „Diese Informationen fehlten bisher auf dem Mars“, sagte Brigitte Knapmeyer-Endrun, Seismologin an der Universität zu Köln, in einem aufgezeichneten Vortrag, der auf dem virtuellen Treffen der American Geophysical Union am 15. Dezember gespielt wurde. Sie lehnte ein Interview mit Nature ab und sagte, dass die Arbeit zur Veröffentlichung in einem von Experten begutachteten Journal in Betracht gezogen werde.‚Marsquakes‘ enthüllen die verborgene Geologie des roten Planeten

Dies ist eine wichtige Erkenntnis für InSight, das im November 2018 auf dem Mars gelandet ist, um die interne Struktur des Planeten zu ermitteln 1 . Der InSight-Lander hockt in der Nähe des Marsäquators auf einer glatten Ebene, die als Elysium Planitia bekannt ist, und verwendet ein äußerst empfindliches Seismometer, um die geologische Energie zu hören, die durch den Planeten 2 dröhnt . Bisher hat die Mission mehr als 480 „Marsbeben“ entdeckt, sagt Bruce Banerdt, der Hauptforscher der Mission und Wissenschaftler am Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, Kalifornien. Der Mars ist weniger seismisch aktiv als die Erde, aber mehr als der Mond.

Genau wie bei Erdbeben auf der Erde verwenden Seismologen Marsbeben, um die innere Struktur des roten Planeten abzubilden. Seismische Energie wandert in zwei Arten von Wellen durch den Boden. Durch Messung der Unterschiede in der Bewegung dieser Wellen können die Forscher berechnen, wo der Kern, der Mantel und die Kruste des Planeten beginnen und enden und wie sich die einzelnen Wellen zusammensetzen. Diese grundlegenden geologischen Schichten zeigen, wie sich der Planet vor Milliarden von Jahren bei der feurigen Geburt des Sonnensystems abgekühlt und gebildet hat. „Wir haben jetzt genug Daten, um einige dieser großen Fragen zu beantworten“, sagt Banerdt.

Die kontinentale Erdkruste ist im Allgemeinen in Unterschichten verschiedener Gesteinsarten unterteilt. Forscher hatten vermutet, wussten aber nicht genau, dass die Marskruste ebenfalls geschichtet war, sagt Justin Filiberto, ein Planetengeologe am Lunar and Planetary Institute in Houston, Texas. Die Daten von InSight zeigen nun, dass es entweder aus zwei oder drei Schichten besteht.

Eine dreischichtige Kruste passt am besten zu geochemischen Modellen 3 und Studien über Marsmeteoriten, sagt Julia Semprich, Planetenwissenschaftlerin an der Open University in Milton Keynes, Großbritannien.Der ‚Marsquake‘-Jäger bereitet sich darauf vor, auf dem roten Planeten zu landen

Je nachdem, ob die Kruste tatsächlich zwei oder drei Schichten hat, ist sie entweder 20 oder 37 Kilometer dick, sagte Knapmeyer-Endrun während ihres Vortrags. Diese Dicke variiert wahrscheinlich an verschiedenen Orten auf dem Planeten, dürfte aber im Durchschnitt nicht mehr als 70 Kilometer betragen, fügte sie hinzu. Auf der Erde variiert die Krustenstärke zwischen 5 und 10 Kilometern unter den Ozeanen und zwischen 40 und 50 Kilometern unter den Kontinenten.

In den kommenden Monaten planen InSight-Wissenschaftler, Messungen zu melden, die noch tiefer im Mars durchgeführt wurden, sagt Banerdt – und enthüllen letztendlich Informationen über den Kern und den Mantel des Planeten.

Neben dem Hören von Marsquakes besteht das andere große wissenschaftliche Ziel von InSight darin, den Wärmefluss durch den Marsboden mit einer Sonde zu messen, die als Maulwurf bezeichnet wird. Es sollte sich tief im Boden vergraben, hat sich aber darum bemüht – irgendwann sogar ganz aus dem Boden herausgesprungen. Der Maulwurf hat es endlich geschafft, sich mehrere Zentimeter tief zu machen, sagt Banerdt, und wird in den kommenden Wochen ein letztes Mal versuchen zu graben, bevor er aufgibt. „Wir sind jetzt bei dem, was wir für das Endspiel halten“, sagt er.doi: https://doi.org/10.1038/d41586-020-03562-0


Original Text auf Englisch:

Surprise! First peek inside Mars reveals a crust with cake-like layers

NASA’s InSight mission yields the first data on the internal structure of a planet other than Earth.

An illustration of NASA's InSight spacecraft with its instruments deployed on the Martian surface
The Mars InSight lander is equipped with a domed seismometer (left) and a probe for measuring heat flow (right).Credit: NASA/JPL-Caltech

NASA’s InSight mission has finally peered inside Mars — and discovered that the planet’s crust might be made of three layers. This is the first time scientists have directly probed the inside of a planet other than Earth, and will help researchers to unravel how Mars formed and evolved over time.

Before this mission, researchers had measured only the interior structures of Earth and the Moon. “This information was missing, until now, from Mars,” said Brigitte Knapmeyer-Endrun, a seismologist at the University of Cologne in Germany, in a prerecorded talk played at the virtual American Geophysical Union meeting on 15 December. She declined an interview with Nature, saying that the work is under consideration for publication in a peer-reviewed journal.‘Marsquakes’ reveal red planet’s hidden geology

It is a major finding for InSight, which landed on Mars in November 2018 with a goal of working out the planet’s internal structure1. The InSight lander squats near the martian equator, on a smooth plain known as Elysium Planitia, and uses an exquisitely sensitive seismometer to listen to geological energy thrumming through the planet2. So far, the mission has detected more than 480 ‘marsquakes’, says Bruce Banerdt, the mission’s principal investigator and a scientist at the Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, California. Mars is less seismically active than Earth, but more so than the Moon.

Just as they do with earthquakes on Earth, seismologists are using marsquakes to map the red planet’s interior structure. Seismic energy travels through the ground in two types of wave; by measuring the differences in how those waves move, researchers can calculate where the planet’s core, mantle and crust begin and end, and the general make-up of each one. Those fundamental geological layers reveal how the planet cooled and formed billions of years ago at the fiery birth of the Solar System. Now, “we have enough data to start answering some of these big questions”, says Banerdt.

Earth’s continental crust is generally divided into sublayers of different types of rock. Researchers had suspected, but didn’t know for sure, that the martian crust was also layered, says Justin Filiberto, a planetary geologist at the Lunar and Planetary Institute in Houston, Texas. Now, InSight’s data show that it is made up of either two or three layers.

A three-layered crust would fit best with geochemical models3 and studies of martian meteorites, says Julia Semprich, a planetary scientist at the Open University in Milton Keynes, UK.‘Marsquake’ hunter prepares to land on the red planet

Depending on whether the crust actually has two or three layers, it is either 20 or 37 kilometres thick, Knapmeyer-Endrun said during her talk. That thickness probably varies at different locations around the planet, but is likely to be no greater than 70 kilometres on average, she added. On Earth, the crustal thickness varies from around 5 to 10 kilometres beneath the oceans, to around 40 to 50 kilometres beneath the continents.

In the coming months, InSight scientists plan to report measurements taken even deeper in Mars, says Banerdt — ultimately revealing information about the planet’s core and mantle.

Along with listening to marsquakes, InSight’s other big scientific goal is to measure heat flow through the Martian ground using a probe dubbed the mole. It was meant to bury itself deep in the soil, but has struggled to do so — at one point even popping out of the ground altogether. The mole has finally managed to get itself several centimetres deep, says Banerdt, and will try digging one final time in the coming weeks before giving up. “We’re at what we consider to be the end game now,” he says.doi: https://doi.org/10.1038/d41586-020-03562-0


Der „Maulwurf“ der NASA InSight ist außer Sicht

Animierte Ansicht des spitzenartigen Maulwurfs, der versucht, sich auf dem Mars zu graben
InSights Arm zieht sich zurück und enthüllt den Maulwurf: InSight der NASA hat am 3. Oktober 2020 seinen Roboterarm zurückgezogen und enthüllt, wo der spitzenartige „Maulwurf“ versucht, sich in den Mars zu graben. Das kupferfarbene Band am Maulwurf verfügt über Sensoren zur Messung des Wärmeflusses des Planeten. In den kommenden Monaten wird der Arm den Boden auf dem Maulwurf abkratzen und abstampfen, um ihm beim Graben zu helfen. Bildnachweis: NASA / JPL-Caltech. Vollbild und Bildunterschrift ›

Der InSight-Lander der NASA arbeitet weiter daran, seinen „Maulwurf“ – einen 16 Zoll langen (40 Zentimeter langen) Rammen und eine Wärmesonde – tief unter die Marsoberfläche zu bringen. Eine Kamera am Arm von InSight hat kürzlich Bilder des jetzt teilweise ausgefüllten „Maulwurfslochs“ aufgenommen, in denen nur die Wissenschaftsleine des Geräts gezeigt ist, die aus dem Boden herausragt.

In die Leine eingebettete Sensoren messen die vom Planeten fließende Wärme, sobald der Maulwurf mindestens 3 Meter tief gegraben hat. Das Missionsteam hat daran gearbeitet, dass der Maulwurf mindestens bis zu dieser Tiefe gräbt, damit er die Temperatur des Mars messen kann.

Der Maulwurf wurde so konstruiert, dass lockerer Boden um ihn herum fließt und Reibung gegen seinen äußeren Rumpf erzeugt, so dass er tiefer graben kann. Ohne diese Reibung springt der Maulwurf einfach an Ort und Stelle, während er in den Boden hämmert. Der Boden, auf dem InSight gelandet ist, unterscheidet sich jedoch von dem, auf den frühere Missionen gestoßen sind: Während des Hämmerns haftet der Boden zusammen und bildet eine kleine Grube um das Gerät herum, anstatt um es herum zusammenzufallen und die erforderliche Reibung bereitzustellen.

Die Abbildung zeigt InSight on Mars der NASA
InSight on Mars (Abbildung): Diese Abbildung zeigt das InSight-Raumschiff der NASA mit seinen auf der Marsoberfläche eingesetzten Instrumenten. Credits: NASA / JPL-Caltech. Bild herunterladen >

Nachdem sich der Maulwurf letztes Jahr beim Hämmern unerwartet aus der Grube zurückgezogen hatte, legte das Team die kleine Schaufel am Ende des Roboterarms des Landers darauf, um ihn im Boden zu halten. Jetzt, da der Maulwurf vollständig in den Boden eingebettet ist, kratzen sie mit der Schaufel zusätzlichen Boden darüber und drücken diesen Boden ab, um mehr Reibung zu erzielen. Da es Monate dauern wird, bis genügend Erde eingepackt ist, wird der Maulwurf voraussichtlich erst Anfang 2021 wieder hämmern.

„Ich bin sehr froh, dass wir uns von dem unerwarteten ‚Pop-out‘-Ereignis erholen konnten, das wir erlebt haben, und den Maulwurf tiefer als je zuvor bekommen konnten“, sagte Troy Hudson, der Wissenschaftler und Ingenieur am Jet Propulsion Laboratory der NASA, der die Arbeit leitete um den Maulwurf zum Graben zu bringen. „Aber wir sind noch nicht ganz fertig. Wir wollen sicherstellen, dass sich genug Erde auf dem Maulwurf befindet, damit er ohne Hilfe des Arms selbstständig graben kann.“

Der Maulwurf wird offiziell als HP 3 ( Heat Flow and Physical Properties Package) bezeichnet und wurde von der Deutschen Weltraumorganisation (DLR) gebaut und der NASA zur Verfügung gestellt. JPL in Südkalifornien leitet die InSight-Mission. Lesen Sie mehr über die jüngsten Fortschritte des Maulwurfs in diesem DLR-Blog .

Eine Nachbildung von InSight, der Erde mit einer Schaufel abkratzt
Replik von InSights Arm Practices Scraping: Dieses Filmmaterial vom 19. August 2019 zeigt eine Replik von InSight Scraping Ground mit einer Schaufel am Ende seines Roboterarms in einem Testlabor bei JPL. Eine Nachbildung des „Maulwurfs“ – der selbsthämmernden Wärmesonde des Landers – wird angezeigt, wenn sich die Schaufel nach links bewegt. Bildnachweis: NASA / JPL-Caltech. Vollbild und Bildunterschrift ›

Mehr über die Mission

JPL verwaltet InSight für die Direktion für Wissenschaftsmissionen der NASA. InSight ist Teil des Discovery-Programms der NASA, das vom Marshall Space Flight Center der Agentur in Huntsville, Alabama, verwaltet wird. Lockheed Martin Space in Denver baute das InSight-Raumschiff, einschließlich der Kreuzfahrtbühne und des Landers, und unterstützt den Raumfahrzeugbetrieb für die Mission.

Eine Reihe europäischer Partner, darunter das französische Centre National d’Études Spatiales (CNES) und das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), unterstützen die InSight-Mission. CNES stellte der NASA das Instrument Seismic Experiment for Interior Structure ( SEIS ) zusammen mit dem Hauptforscher am IPGP (Institut de Physique du Globe de Paris) zur Verfügung. Wesentliche Beiträge für SEIS kamen von IPGP; das Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS) in Deutschland; die Eidgenössische Technische Hochschule (ETH Zürich) in der Schweiz; Imperial College London und Oxford University im Vereinigten Königreich; und JPL. Das DLR stellte das Paket Wärmefluss und physikalische Eigenschaften ( HP 3) zur Verfügung) Instrument mit bedeutenden Beiträgen des Weltraumforschungszentrums (CBK) der Polnischen Akademie der Wissenschaften und der Astronika in Polen. Das spanische Centro de Astrobiología (CAB) lieferte die Temperatur- und Windsensoren.

Quelle: https://mars.nasa.gov/news/8776/nasa-insights-mole-is-out-of-sight/?site=insight

Müssen die Modelle der Mondentstehung modifiziert werden?

Chinas „Chang’e-5“ Raumsonde sammelt Gesteinsproben auf dem Mond.

Chinas Sonde „Chang’e 5“ hat auf dem Mond Oberflächenmaterial gesammelt und bringt es mit zurück zur Erde. Das Prestigeprojekt hat wissenschaftlichen Nutzen.

Neil Armstrong und Buzz Aldrin hatten für ihre Mondlandung im Zuge der Apollo-11-Mission eine wissenschaftliche To-do-Liste bekommen, deren zeitliche Abfolge der Priorität der jeweiligen Aufgaben entsprach. Das Erste, was demnach auf der Mondoberfläche zu tun war: etwa ein Kilogramm Mondgestein einzusammeln, das in Armstrongs Anzug verstaut werden sollte und selbst bei einem frühzeitigen Abbruch des Außeneinsatzes zurück zur Erde transportiert worden wäre. Von diesen Gesteinsproben versprach man sich den größten wissenschaftlichen Gewinn der Mondlandung. Letztlich reichte die Zeit für Aldrin und Armstrong sogar, insgesamt rund 20 Kilogramm Mondmaterial aus dem Mare Tranquillitatis zusammenzustellen. Die Probe legte den Grundstein für eine Reihe bahnbrechender neuer Erkenntnisse über den Erdtrabanten und seine Entstehungsgeschichte.

Ein toller und informativer Artikel über die Mission, das den wissenschaftlichen nutzen erläutert.

Spannend und interessant, außerhalb der Erde warten noch „Weiße Flecken auf der Karte“ entdeckt und erforscht zu werden.

Christian Dauck

Weitere fünf Apollo-Missionen und drei sowjetische Luna-Missionen holten bis 1976 noch sehr viel mehr Gestein vom Mond, rund 400 Kilogramm davon existieren heute auf der Erde. Wer an den Proben der Nasa forschen möchte, muss dafür einen wissenschaftlichen Antrag schreiben und bekommt im Erfolgsfall Zugang zu winzigen Mengen des kostbaren Materials. Noch heute generieren diese Proben immer wieder neue Einsichten in die Natur unseres irdischen Begleiters und in die Geschichte des Sonnensystems.

Die Mondsteine haben auf einzigartige Weise ihre Geschichte konserviert. Anders als auf der Erde hat keine jüngere geologische Aktivität und – wegen der fehlenden Mondatmosphäre – keine Verwitterung diese Informationen in den vergangenen Milliarden Jahren zerstören können: etwa ihren Ursprung im frühen Magmaozean des Mondes oder ihre chemische Veränderung durch gewaltige Meteoriteneinschläge. Oberflächengeröll, der Regolith, trägt außerdem die Spuren seiner Wechselwirkung mit Strahlung und Teilchen, die von der Sonne und aus entfernteren Regionen des Kosmos stammen. Er ist von Löchern übersät, die von kleinsten Meteoriten stammen, die unsere Erde aufgrund ihrer Atmosphäre nie erreichen.

Ein Puzzleteil zum Verständnis der Geschichte des Mondes

Mondgestein gibt es in vielen verschiedenen Varianten: basaltisches Vulkangestein, das einst aus einer heißen Magmaflüssigkeit auskristallisierte und Hinweise auf die chemische Zusammensetzung des Mondinneren gibt, Verbindungen aus Mineralen wie Feldspat, Spinell oder Olivin, in Meteoriteneinschlägen unter hohen Temperaturen und hohem Druck gebildete Glasperlen, aus Trümmerstücken bestehendes Brekzie-Gestein oder alten Anorthosit, aus dem ein großer Teil der Kruste der Hochlandregionen besteht. Jede Gesteinsart trägt ihre eigene Geschichte und liefert damit wiederum ein Puzzleteil zum Verständnis der Geschichte des Mondes.

Dieses Verständnis wurde durch die Proben der Apollo-Missionen schon einige Male grundlegend auf die Probe gestellt. Zunächst war man davon ausgegangen, dass sich Mond und Erde in ihrer Zusammensetzung fundamental unterschieden. So ist etwa die mittlere Dichte des Mondes nur 60 Prozent so groß wie die der Erde, im Vergleich zur Erde besitzt er kaum Eisen, Wasser und flüchtige Elemente. Der Versuch, diese Unterschiede mit einer plausiblen Geschichte seiner Entstehung zusammenzubringen, führte schließlich zu der Vorstellung, dass ein dritter Körper bei der Entstehung des Mondes eine Rolle gespielt haben müsse, von dem der Mond seine chemischen Besonderheiten geerbt haben könnte.

Müssen die Modelle der Mondentstehung modifiziert werden?

Der dramatische Einschlag eines mars-großen Körpers, genannt Theia, auf die gerade erst entstandene Erde, bei dem sich der Mond größtenteils aus dem Mantelmaterial des Einschlagkörpers bildete, wurde daraufhin zur Standardtheorie der Mondentstehung. Allerdings zeigten Analysen der Apollo-Proben, dass es bei dieser Geschichte ein Problem gibt: In einer bestimmten Hinsicht sind sich Erde und Mond nämlich deutlich ähnlicher, als sie es gemäß der Theia-Kollision sein dürften. Die Verteilung chemischer Varianten des Sauerstoffs, seiner Isotope, ist im Gestein beider Körper praktisch identisch. Theia hingegen sollte eine ganz andere Isotopenverteilung besessen haben, da sie nicht am gleichen Ort wie die Erde entstand. Die Idee, dass der Mond zum größten Teil aus dem Material von Theia entstanden ist, scheint daher zu einfach. Müssen die gängigen Modelle der Mondentstehung also modifiziert werden?

Für diese Frage gilt es, neue empirische Anhaltspunkte zu bekommen. Auch deshalb wünschen sich Wissenschaftler neue Gesteinsproben vom Mond, die aus anderen geologischen Zeiten und aus anderen Regionen stammen als die vorliegenden. Die Apollo- und Luna-Samples sind zwischen drei und vier Milliarden Jahre alt. Ob es auch später noch vulkanische Aktivität auf dem Mond gab, wäre eine wichtige Information, um die thermische Geschichte des Mondes mit Entwicklungsmodellen abgleichen zu können.

Informationen basieren vor allem auf plausiblen Annahmen

Jüngeres Gestein ist aus einem weiteren Grund wissenschaftlich wünschenswert. Bei der Untersuchung fremder Körper im Sonnensystem stellt sich die Herausforderung, das Alter von deren Oberflächen abzuschätzen. Dafür zählt man Einschlagkrater: Je mehr Krater auf einer Oberfläche zu finden sind, desto älter ist sie. Um aber auf konkrete Jahreszahlen zu kommen, muss man die Einschlagshäufigkeiten kalibrieren: Man braucht Flächen bekannten Alters, deren Kraterdichte man zur Orientierung verwenden kann. Für die Genauigkeit dieser Methode ist das bisherige Fehlen jungen Mondgesteins bekannten Ursprungs mit einem Alter zwischen 850 Millionen und drei Milliarden Jahren daher ein massives Problem. Die notwendige Information, wie viele Krater die im Sonnensystem existierenden Meteoriten in den vergangenen Milliarden Jahren hinterlassen haben, basiert statt auf belastbaren Daten vor allem auf plausiblen Annahmen.

Dass China nun im Rahmen seiner Chang’e-5-Mission seit 44 Jahren zum ersten Mal wieder Mondgestein zur Erde holt, ist daher nicht nur eine Demonstration großer Raumfahrtambitionen, sondern auch wissenschaftlich überaus interessant. Der Ort der Probenentnahme wurde nach wissenschaftlichen Kriterien gewählt: Die Region am 70 Meter hohen Vulkanhügel Mons Rümker im Oceanus Procellarum scheint mit einem Alter von rund 1,3 Milliarden Jahren das jüngste Mare-Basaltgestein auf dem Mond zu beherbergen. Es könnte damit einen Datenpunkt in genau dem Zeitraum liefern, der bislang fehlt. Sein vulkanischer Ursprung würde wichtige Informationen über die thermische Geschichte des Mondes liefern. Die bisherigen Proben hatten nahegelegt, dass die Vulkanaktivität auf dem Mond vor 3,5 Milliarden Jahren am stärksten war und danach sehr schnell abnahm. Hinweise auf jüngeren Vulkanismus müssten mit dieser Vorstellung in Einklang gebracht werden. Zudem haben Sonden-Beobachtungen bereits gezeigt, dass die chemische Zusammensetzung des Gesteins am Mons Rümker sich von anderen Proben unterscheidet: Es scheint dort außergewöhnlich viel Kalium, Seltenerdelemente und Phosphor zu geben. Auch in Hinblick auf ihre Chemie erscheinen die Proben also vielversprechend.

Chang’e 5 hat Oberflächenmaterial gesammelt und einen bis zu zwei Meter tiefen Bohrkern erstellt. Er könnte es ermöglichen, den Einfluss von Oberflächenprozessen nachzuverfolgen und Gestein verschiedenen Alters zu untersuchen. Die Proben sollen nach der Landung, die in diesen Tagen in der Inneren Mongolei erfolgen soll, zum größten Teil im Nationalen Astronomischen Observatorium in Peking gelagert werden. Die europäische Weltraumagentur Esa unterstützt die chinesische Missionskontrolle mit ihrem Estrack-Netzwerk von Funkstationen dabei, Daten von Chang’e 5 zu empfangen. Inwiefern China europäischen Wissenschaftlern Zugang zu den Proben gewährt, ist offenbar noch Gegenstand von Verhandlungen.

Sicher scheint aber, dass man von den Proben neue Erkenntnisse über unseren Erdbegleiter erwarten kann.

Quelle: https://www.faz.net/aktuell/gesellschaft/chinas-raumsonde-chang-e-5-sammelt-gesteinsproben-17103597.html

Chinas Raumkapsel mit Mondgestein erfolgreich gelandet

Es ist das erste Mal seit 44 Jahren, dass wieder Mondproben zur Erde gebracht werden. China ist die dritte Raumfahrtnation, der das nach eigenen Angaben nun gelingt.

Die chinesische Raumkapsel mit zwei Kilogramm Mondgestein ist in der Steppe der Inneren Mongolei im Norden Chinas gelandet. Das berichtete das staatliche Fernsehen in der Nacht zum Donnerstag Ortszeit (Mittwoch MEZ). Damit ist China nach den USA und der Sowjetunion erst die dritte Raumfahrtnation, die Mondproben zur Erde gebracht hat.

Auch diese wundervolle Beute ist im Sack

Was war ich nervös. Klasse, super Leistung! Gratulation an China.


Ein schöner Abschluss für das Raumfahrtjahr 2020 und reichlich Weihnachtsgeschenke zu Jahresende, für Planetologen, Astrobiologen usw.

Ich freue mich über neue Erkenntnisse und geheimnisse vom Mond, was die Forscher wohl neues herauffinden werden – super spannend! Ein kleiner schritt für China aber großer schritt für die Wissenschaft (Planetologen, Astrobiologen usw.)

Damit geht das Raumfahrtjahr 2020 für mich zu Ende. Ein toller Abschluss in dieser für die Welt, schweren Pandemie Zeit. Proben von Hayabusa 2 (Asteroiden) und Change 5 (Mond) – Super und eines der besten Weihnachtsgeschenke für mich.

Damit beginnt auch für mich die Vorweihnachtliche Zeit und damit endlich Urlaub!

Christian Dauck

Der Lander des nach der chinesischen Mondgöttin benannten Raumschiffes „Chang’e 5“ hatte am 1. Dezember auf dem Mond aufgesetzt und Gesteinsproben gesammelt. Es ist das erste Mal seit 44 Jahren, dass wieder Mondproben zur Erde gebracht werden.

Bergungstrupps mit Hubschraubern und Fahrzeugen, die mit starken Suchscheinwerfern ausgerüstet waren, starteten, um die Kapsel im Siziwang Banner in der Inneren Mongolei zu finden. Die Suche wurde durch die nächtliche Dunkelheit und harsches Winterwetter mit Schnee, Wind und Temperaturen von mehr als Minus 20 Grad erschwert. Die Kapsel ist auch nur ein Siebtel so groß wie bemannte chinesische Raumschiffe.

Zugleich war das Landegebiet 16-mal größer als sonst, weil die Kapsel die Methode des „hüpfenden Wiedereintritts“ in die Erdatmosphäre verwendet hatte, um übermäßige Hitze und Schäden zu vermeiden. Die langgezogene Flugbahn erinnert dabei an einen im flachen Winkel über eine Wasseroberfläche geworfenen, hüpfenden Stein. Dadurch ist der Landepunkt schwerer vorherzusagen. Die Landezone war mit 21 000 Quadratkilometer etwa so groß wie das deutsche Bundesland Hessen.

Forscher warten gespannt auf das Mondgestein, dass viel jünger ist als alle bisher gesammelten Proben der USA und der Sowjetunion. Die Untersuchung könnte neue Erkenntnisse über die vulkanische Aktivität und die Geschichte des Mondes liefern. Die Apollo-Missionen der USA hatten rund 380 Kilogramm Mondgestein mitgebracht. Die Sowjetunion sammelte mit unbemannten Missionen etwa 300 Gramm ein.

Der Lander von „Chang’e 5“ war in einem nach dem deutschen Astronomen Karl Rümker (1788-1862) genannten Vulkangebiet gelandet, das im „Ozean der Stürme“ liegt. Diese Region im oberen, linken Teil der erdzugewandten Seite des Mondes ist erst 1,2 Milliarden Jahre alt. Dagegen wird das Alter des Mondgesteins, das die USA und die Sowjetunion gesammelt hatten, auf 3,1 und 4,4 Milliarden Jahre geschätzt.

China verfolgt ein ehrgeiziges Raumfahrtprogramm mit Missionen zum Mond und Mars sowie den Aufbau einer eigenen Raumstation. Im Januar 2019 landete China als erste Raumfahrtnation mit „Chang’e 4“ auf der relativ unerforschten erdabgewandten Seite des Mondes. Es wurde ein Rover ausgesetzt, der weiter die Oberfläche erforscht.

Chinas Mondflug erfolgte 51 Jahre nach der ersten bemannten Mondlandung der USA am 21. Juli 1969, bei der Neil Armstrong und Edwin „Buzz“ Aldrin als erste Menschen die Oberfläche des Erdtrabanten betraten. Die USA haben sechs Mal Astronauten auf den Mond gebracht. Mit „Apollo 17“ im Dezember 1972 stellten die Vereinigten Staaten ihre bemannten Mondlandungen ein.

Hayabusa-2 hat reiche Beute gemacht. Chang’e 5 Sonde mit Mondgestein auf Rückweg zur Erde

Ein erster Blick in die Probenkapsel der japanischen Raumsonde Hayabusa-2 zeigt reichlich Gesteinsmaterial vom Asteroiden Ryugu. Gase, die aus dem Gestein freigesetzt wurden, konnten bereits analysiert werden.

Erster Blick in die Probenkammer von Hayabusa-2 | Ein erster Blick in die Probenkammer der japanischen Raumfahrtbehörde JAXA zeigt, dass sich offenbar mehrere Gramm des kostbaren Gesteins des Asteroiden Ryugu in ihr befinden. Somit steht genug Material für ausführliche chemische und mineralogische Analysen zur Verfügung.

Ein vorzeitiges Weihnachtsgeschenk für Planetenforscher brachte die japanische Raumsonde Hayabusa-2 am 5. Dezember 2020 zur Erde: In ihrer Rückkehrkapsel, die an diesem Tag in Australien landete, befinden sich tatsächlich mehrere Gramm eines kostbaren Materials, nämlich Gestein des Asteroiden Ryugu. Dies teilte die japanische Raumfahrtbehörde JAXA am Morgen des 15. Dezember mit. In den Stunden zuvor war die Probenkammer im Hochvakuum im »Extraterrestrial Sample Curation Center« in Tokio erstmals geöffnet worden, so dass ihr Inhalt sichtbar wurde. Die JAXA hatte auf eine Mindestmenge von nur etwa 0,1 Gramm gehofft, jetzt zeigt sich, dass es sehr viel mehr sein muss.

Auf dem veröffentlichten Bild lassen sich zahlreiche Bröckchen mit mehreren Millimeter Durchmesser erkennen, in manchen von ihnen sind kleine, helle Einsprenglinge zu sehen. Diesem Material entspricht keiner der vielen zehntausend auf der Erde gefundenen Meteoriten. Es ist etwas völlig Neues, und die Planetenforscher weltweit warten mit großer Spannung auf die ersten detaillierten Untersuchungen. Daran werden auch Wissenschaftler aus Deutschland beteiligt sein. Dies ist zudem nur das erste von mehreren Probenfächern im Inneren der Rückkehrkapsel, auch in den anderen könnte sich noch Material befinden.

Zudem konnten die Wissenschaftler vor dem Öffnen der Kapsel Gase absaugen. Ihre erste Analyse im Massenspektrometer zeigte, dass sie aus dem Gestein des Asteroiden stammen. Somit transportierte Hayabusa-2 erstmals extraterrestrisches Gas zur Erde. Über seine chemische Zusammensetzung schweigt sich die JAXA bislang aus, sie teilte nur mit, dass sie sich deutlich von unserer Atmosphäre unterscheidet.


Chang’e 5 Sonde mit Mondgestein auf Rückweg zur Erde

Das chinesische Raumfahrzeug „Chang’e 5“ ist auf dem Rückweg zu Erde.

Landung wurde angekündigt für den 17.12.2020 zwischen 1.32 – 2.07 Uhr Ortszeit ( = 16.12.2020 18.32 – 19.07 Uhr MEZ
).

An Bord hat es Mondgestein. Die Proben könnten neue Erkenntnisse liefern über die Geschichte des Mondes. Wenn die Sonde in zwei Tagen wie geplant in der Inneren Mongolei landet, wäre es das erste Mal seit fast 45 Jahren, dass wieder Gesteinsproben vom Mond zur Erde gebracht wurden. Bisher haben das nur die USA und die Sowjetunion geschafft.

Bei der Mondmission hatte China erstmals ein robotergesteuertes Andock-Manöver durchgeführt. Die Sonde, die auf dem Mond Proben genommen hatte, wurde so danach in der Mond-Umlaufbahn wieder mit der Mutterschiff verbunden. Das Projekt gilt für die chinesische Raumfahrt als Beweis ihrer Leistungsfähigkeit.

Chang’e 5: 48 Stunden auf dem Mond und erstes automatisches Andocken im Mondorbit.

Die chinesische Mission Chang’e 5 hat gestern Abend, am Samstag, dem 5. Dezember, eine weitere ihrer kritischen Phasen durchlaufen und das Andocken zwischen dem Aufstiegsmodul mit den Mondproben und dem Modul, das es im Orbit erwartete, erfolgreich abgeschlossen. Der Docking-Vorgang ist eine weitere Aufzeichnung des chinesischen Weltraumprogramms, da er das erste automatische Docking darstellt, das jemals im Mondorbit durchgeführt wurde. 

Großes Lob an China, wie sie diese Mission durchziehen – Hut ab!

Beeindruckend in welcher Geschwindigkeit die Gesamtmission durchgezogen wird. Ein Ereignis jagt das andere. Keine wochenlangen Systemüberprüfungen bis man sich zum nächsten Schritt traut.

Alles läuft geradlinig durchgeplant. Absolut Beeindruckend.

Jetzt noch die wertvolle Beute zur Erde zurück bringen und untersuchen/auswerten. Astrobiologie: Ich freue mich sehr auf neue Erkenntnisse über den Mond.

Christian Dauck

Die Apollo-Missionen führten die Kopplung tatsächlich über ein von den Astronauten befohlenes manuelles System durch. Die vorherige sowjetische Mission Luna 24, die ohne den Einsatz von Astronauten Proben von Mondgesteinen zur Erde zurückbrachte, führte mit dem Aufstiegsmodul eine direkte Rückkehr zur Erde durch.

China completes first spacecraft rendezvous, docking in lunar orbit

Ein Docking, das ein weiterer Schritt in der Geschichte ist

Die automatische Kopplung zwischen dem Aufstiegsmodul und dem Orbiter  war aus verschiedenen Gründen eine der größten Herausforderungen der gesamten Mission . Angesichts der Informationsverzögerung aufgrund der Entfernung zwischen Mond und Erde, die ungefähr eine Sekunde beträgt, und der Massendifferenz zwischen den beiden Objekten. Das Aufstiegsmodul hatte eine Masse von etwa 400 kg weniger als die des umlaufenden Moduls. Dies erschwert den Betrieb im Orbit erheblich. In dem folgenden Video, das Filmmaterial vom Orbiter, dem Aufstiegsmodul und Computeranimationen kombiniert, ist es möglich, das gesamte Andockmanöver zu verfolgen, was geradezu aufregend ist.

Orbiter-returner combination of Chang’e-5 separates from ascender

Peng Jing , stellvertretender Chefdesigner der Chang’e-5-Mission an der China Academy of Space Technology (CAST), sagte, dass für das Andocken eine Genauigkeit von weniger als 5 Zentimetern erforderlich sei. Eine Maßnahme, die doch nicht so klein ist und sich aus dem für diese Mission erfundenen Kopplungssystem ergibt. Im obigen Video sehen Sie auch das System der „Zangen“, die die am Aufstiegsmodul angebrachten Griffe einhaken, um das eigentliche Andocken in der Mitte zu steuern. Sobald die Kopplung zwischen den beiden Modulen durchgeführt wurde, begann der Übertragungsteil der Kapsel mit den Proben.

Die Rückkehr zur Erde

Der Behälter mit den gesammelten Steinen befindet sich jetzt im Orbiter, der ihn in die Erdumlaufbahn transportiert, wo er die Kapsel freisetzt, die wieder in die Atmosphäre gelangt . Letzteres wird sehr speziell sein und ein Manöver erfordern, das China 2014 mit einer speziellen Mission, der Chang’e 5 T1, testen musste. Bevor es in die Atmosphäre gelangt, wird die Kapsel tatsächlich darauf springen, wie ein flacher Stein, der darauf geworfen wird Oberfläche eines Sees.

Auf diese Weise können Sie die Geschwindigkeit etwas verlangsamen, bevor Sie die eigentliche Eingabe durchführen. Im ersten Teil verlangsamt sich die Sonde dank der Reibung des Hitzeschilds mit der Atmosphäre und öffnet im letzten Teil die Fallschirme.

Chang'e 5
Ein Diagramm des „Sprung“ -Manövers auf der Oberfläche der Atmosphäre.

Die Rückkehr zur Erde ist derzeit für den 16. Dezember geplant, ein genauer Zeitpunkt ist jedoch noch nicht verfügbar. Wir wissen jedoch, dass der Wiedereintrittsort die Region Siziwang Banner in der Inneren Mongolei ist. 

Diese Mission, die von den chinesischen Medien und Institutionen verfolgt und geteilt wurde, ist ein weiterer Fortschritt für Pekings Luft- und Raumfahrtsektor. Zum ersten Mal wurden viele Operationen fast live übertragen, sogar ein englischer Kommentar auf Youtube wurde vom staatlichen Fernsehen zur Verfügung gestellt. Der Zeitpunkt der Landung wurde nicht veröffentlicht, und einige Minuten nach dem geplanten Zeitpunkt war das Ergebnis der Operation nicht bekannt. Die Berichterstattung ist jedoch im Vergleich zur Vergangenheit ein großer Fortschritt.

Die wissenschaftlichen Ergebnisse sind auch ein Zeichen dafür, das wie die Gesteinsproben und der Mondregolith der internationalen wissenschaftlichen Gemeinschaft zur Verfügung stehen wird.

48 Stunden auf dem Mond

Während ihres Aufenthalts auf dem Mond sammelte die Chang’è 5-Sonde einige Proben von Regolith- und Mondgesteinen. Aus den vom Lander aufgenommenen Fotos ging hervor, dass der Landeplatz besonders flach war, da nur wenige kleine verstreute Krater vorhanden waren. Das folgende Foto ist eine Übersicht des Landers, wo Sie in der Ferne den Hügel Louville Omega sehen können. 

Chang'e 5 Mondoberfläche
Panorama von Chang’e 5.

Die große Anzahl von Felsbrocken, die von Chang’e 5s Roboterarm fotografiert und gesammelt wurden, zeigte, dass der Ort im Gegensatz zu denen, an denen die Apollo-Missionen ankamen, noch recht jung ist. Dies garantiert einen guten Unterschied zwischen diesen und den amerikanischen Proben und erhöht ihren wissenschaftlichen Wert.

China’s Chang’e-5 completes sampling on moon

Das Sammeln kleiner Steine, was nicht erwartet wurde, ermöglicht auch eine petrologische und geologische Untersuchung der Proben. Dies wird durch die vom Lander durchgeführten Messungen unterstützt. Letzterer war tatsächlich mit einem Radar und einem Spektrographen ausgestattet, um den Untergrund zu untersuchen und dem gesammelten Material einen genaueren geologischen Kontext zu geben. Das folgende Video zeigt die ersten Probenentnahmevorgänge, die mit dem Roboterarm durchgeführt wurden, der sie dann im Behälter im aufsteigenden Modul „umkippt“.

China’s Chang’e-5 spacecraft takes off from moon with samples

Die gesammelten Proben wurden immer als „ungefähr 2 kg“ mit einer höheren (inoffiziellen) Grenze von ungefähr 4 kg angegeben. Der auf dem Mond verbliebene Lander überlebt die Mondnacht nicht und ist nicht mit einem angemessenen Heizsystem ausgestattet. Bevor das Aufstiegsmodul ihn verließ, führte er jedoch einen letzten Teil seiner Mission durch.

Erfolgreicher Raumfahrt-Samstag

Erfolgreicher Raumfahrt-Samstag: Chang’e-5, Hayabusa 2 und ein Bonus: NASA_SLS. Läuft überall.

Hayabusa 2: Kap­sel mit As­te­roi­den­pro­ben lan­det am Wo­chen­en­de in Aus­tra­li­en

Großes Finale der japanischen Mission Hayabusa 2. Danach geht die Reise für die Sonde noch weiter.

  • Mit großer Spannung werden das Abtrennen der Kapsel, ihr Flug durch die Atmosphäre, die Landung in der australischen Wüste und ihre Bergung dort erwartet.
  • Erstmalige Analyse von Material des erdbahnkreuzenden Asteroiden Ryugu.
  • Hayabusa2 ist eine der komplexesten Missionen der Raumfahrtgeschichte – und setzt ihre Reise fort zu einem weiteren erdnahen Asteroiden.
  • Die Ereignisse können bei der japanischen Raumfahrtagentur JAXA bei einer Pressekonferenz am 4. Dezember ab 8 Uhr MEZ, in einem Livestream zur Abtrennung der Landekapsel am 5. Dezember ab 5:30 Uhr MEZ, in einem Livestream zur Landung am 5. Dezember ab 18 Uhr MEZ sowie bei einer Pressekonferenz nach der Landung am 6. Dezember ab 8:30 Uhr MEZ verfolgt werden.
  • Das DLR berichtet unter #AsteroidLanding in den Sozialen Medien.
  • Schwerpunkte: Raumfahrt, Exploration des Sonnensystems, Asteroiden

Erstmals werden am Abend des 5. Dezember 2020 (MEZ) Proben von einem erdbahnkreuzenden Asteroiden zurück auf der Erde erwartet. Bereits im Februar und Juli 2019 hatte die Sonde Hayabusa2 der japanischen Raumfahrtagentur JAXA in zwei außergewöhnlichen Touchdown-Manövern Material des Asteroiden Ryugu eingesammelt: viereinhalb Milliarden Jahre alte Fragmente aus der frühesten Zeit des Sonnensystems. Nun wird sie diese Proben, sicher verstaut in einer Landekapsel, nach insgesamt 5,25 Milliarden zurückgelegten Reisekilometern, im Vorbeiflug an der Erde abstoßen. Das Landegebiet liegt in der Nähe von Woomera in Südaustralien. Als Teil der Mission erkundete im Oktober 2018 der deutsch-französische Lander MASCOT Ryugus Oberfläche und zeigte einen fragilen kosmischen ‚Schutthaufen‘ mit viel Geröll, Steinen, aber fast ohne Staub. Nach dem Abtrennen des Probencontainers setzt die Sonde Hayabusa2 ihre Forschungsreise fort und steuert 2031 einen weiteren erdnahen Asteroiden an. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) wird voraussichtlich ab 2022 an der Analyse der Ryugu-Proben mitwirken.

„Dies ist ein historischer Moment für die Weltraumforschung. Ich wünsche JAXA viel Glück für dieses außergewöhnliche Landemanöver!“, sagt Prof. Anke Kaysser-Pyzalla, Vorstandsvorsitzende des DLR. „JAXA ist seit langem einer der wichtigsten internationalen Partner des DLR. Nirgendwo wurde dies deutlicher, als im Oktober 2018 der vom DLR und den französischen Kollegen der CNES entwickelte Lander MASCOT im Rahmen der JAXA-Mission Hayabusa2 auf dem Asteroiden Ryugu landete. Ich bin mir sicher, dass nun mit der Analyse der Proben von Ryugu dank JAXA ein weiteres erkenntnisreiches Kapitel der internationalen Asteroidenforschung beginnen wird.“

Rückkehr der ersten Hayabusa-Probenkapsel
Rückkehr der ersten Hayabusa-Probenkapsel
Am 14. Juni 2010 kehrte die erste Hayabusa-Mission mit Proben vom Asteroiden Itokawa zur Erde zurück. Beim Durchqueren der Erdatmosphäre erhitzt sich die Ummantelung der Probe so stark, dass sie zu glühen beginnt und im Luftkanal Gasmoleküle ionisiert werden und in der Nacht über Südaustralien leuchten. Die Rückkehrkapsel konnte anschließend sicher im Woomera-Testgelände geborgen werden.
Credit: NASA/Ed Shilling

Auf Kollisionskurs mit der Erde

Die Abtrennung der Landekapsel von der Raumsonde Hayabusa2 wird am 5. Dezember 2020 um 6:30 Uhr (MEZ) in etwa 220.000 Kilometer Entfernung von der Erde erfolgen – das ist etwas mehr als die halbe Entfernung Erde-Mond. Kurz danach, zwischen 7:30 und 10 Uhr (MEZ), führt die Sonde ein weiteres Manöver durch, um vom Kollisionskurs mit der Erde weg und auf eine Flugbahn an ihr vorbei zu gelangen. Sobald die Probenkapsel, langsam um die eigene Achse rotierend, mit einer Geschwindigkeit von zwölf Kilometer pro Sekunde in 120 Kilometer Höhe in die Erdatmosphäre eintritt, wird sie durch die Lufthülle bei großer Hitzeentwicklung abgebremst. Sieben bis elf Kilometer über Australien wird zwischen 18:30 Uhr und 18:33 Uhr (MEZ) ein für Radar ‚sichtbarer‘ Fallschirm ausgelöst, der vordere Hitzeschild abgesprengt und die 40 Zentimeter lange Kapsel schließlich zwischen 18:47 und 18:57 Uhr (MEZ) im Woomera-Testgelände für Luft- und Raumfahrt aufsetzen. Während des Flugs am Fallschirm werden bereits Signale zur Ortung der 16 Kilogramm schweren Kapsel gesendet. Ein Bergungsteam wird dann in einem Hubschrauber über das Landegebiet fliegen, um die Kapsel anhand der Ortungssignale aufzufinden und in einem aufwendigen Ablauf zu bergen. In Australien ist es zu dieser Zeit bereits früher Morgen rund um den Sonnenaufgang.

Von der Wüste ins Labor

Nach der Bergung in der australischen Wüste, wird die Kapsel zunächst auf ihren Zustand untersucht. Anschließend werden die Proben in der noch verschlossenen Landekapsel im Flugzeug nach Japan gebracht, wo sie vom Flughafen Tokio-Haneda in ein Labor des JAXA-Forschungszentrums ISAS (Institute of Space and Astronautical Science) im nahe Tokio gelegenen Sagamihara überführt werden. Erst dort wird nach einem über Jahre entwickelten Plan an die Kapsel ein Mechanismus angebracht, ohne den die Kapsel zuvor nicht geöffnet werden kann. Die Öffnung erfolgt robotisch in einem Reinraum-Labor in einer Vakuum-Kammer, in der die Asteroidenproben in spezielle Probenbehälter umgebettet werden. Zunächst werden die einzelnen Bestandteile der auf die Erde gebrachten Asteroidenproben kuratiert und ein erstes Mal beschrieben, ehe ab Mitte 2021 mikroskopische, mineralogische und geochemische Untersuchungen stattfinden. Das DLR-Institut für Planetenforschung in Berlin-Adlershof schafft momentan in einem neuen Labor Untersuchungsmöglichkeiten mit dem Schwerpunkt auf spektroskopischen Analysen und plant, ab 2022 an der Untersuchung von Proben mitzuwirken.

Relikt aus der Frühzeit des Sonnensystems

Der knapp einen Kilometer große Asteroid Ryugu gehört zu den ‚Near-Earth Objects‘ (NEOs), also Asteroiden oder Kometen, die der Erdbahn nahe kommen oder diese schneiden, wobei Ryugu dabei nie in unmittelbare Nähe der Erde gelangt und deshalb keine Gefahr darstellt. Bisherige Ergebnisse zeigten, dass Ryugu als Bindeglied der Planetenbildung ein Relikt aus der Frühzeit des Sonnensystems vor rund 4,5 Milliarden Jahren ist. Der kohlenstoffreiche C-Typ-Asteroid besteht durch und durch aus hochporösem Material und hat sich wahrscheinlich größtenteils aus den Bruchstücken eines durch Einschläge zertrümmerten Mutterkörpers gebildet. Die hohe Porosität und der damit verbundene geringe innere Zusammenhalt der Gesteinsbrocken sorgen dafür, dass solche Körper beim Eintritt in die Erdatmosphäre vermutlich in zahlreiche Fragmente auseinanderbrechen. Deshalb lassen sich von dieser Klasse kohlenstoffreicher Asteroiden nur sehr selten Meteoriten auf der Erde finden und analysieren, weil die Atmosphäre tendenziell einen höheren Schutz vor ihnen bietet. Doch gerade deshalb ist die Untersuchung der Ryugu-Proben auf der Erde wissenschaftlich besonders bedeutend: Die Forschenden erhoffen sich von den Untersuchungen wichtige Hinweise, wie Asteroiden dieses Typs, über deren Eigenschaften und Zusammensetzung wenig bekannt ist, im Falle einer drohenden Kollision in Zukunft abgelenkt werden könnten.

„Am Ende dieser ganz außergewöhnlichen Mission Proben von einem 4,5 Milliarden Jahre alten Asteroiden auf der Erde zu haben und sie vielleicht sogar bald in unseren DLR-Laboren untersuchen zu können, ist für uns alle ein Höhepunkt in unserem Forscherleben“, drückt Prof. Heike Rauer, Leiterin des DLR-Instituts für Planetenforschung, ihre Begeisterung für die bevorstehende Ankunft der Ryugu-Proben auf der Erde aus. „Es ist schon herausragend, was wir mit Raumsonden und Landemodulen an den Körpern des Sonnensystems herausfinden können, aber es macht einen Riesenunterschied, wenn wir Proben hier auf der Erde haben und in vielen großen Laboren untersuchen können, und zwar auch noch in ein paar Jahrzehnten, wenn die Analytik viel weiter entwickelt sein wird.

Dicht am Asteroiden Ryugu
Dicht am Asteroiden Ryugu
Am 20. Juli 2018 nahm die optische Teleobjektivkamera (ONC-T) der japanischen Hayabusa2-Sonde den Asteroiden Ryugu aus sechs Kilometern Entfernung auf. Gut erkennbar sind die zahlreichen großen Felsbrocken auf der Asteroidenoberfläche sowie der große Krater in der Bildmitte. Ein Pixel entspricht etwa 60 Zentimetern.
Credit: JAXA, University of Tokyo, Kochi University, Rikkyo University, Nagoya University, Chiba Institute of Technology, Meiji University, University of Aizu and AIST.University of Aizu, Kobe University, Auburn University, JAXA.

Hayabusa2 fliegt weiter zu einem schnell rotierenden Asteroiden

Die Reise von Hayabusa2 geht weiter
Nach dem Abtrennen des Probenbehälters wird Hayabusa2 auf einen neuen Kurs, an der Erde vorbei gebracht. Während die Kapsel Kurs auf Australien genommen hat (im Hintergrund) wird die japanische Asteroidensonde auf Kurs zu dem 40 Meter kleinen Asteroiden 1998 KY26 gesteuert, den sie voraussichtlich 2031 erreichen und untersuchen wird.
Credit: DLR (CC-BY 3.0)

Da zum Zeitpunkt des Vorbeiflugs von Hayabusa2 an der Erde noch etwa die Hälfte des Treibstoffs, das Edelgas Xenon, für das Ionentriebwerk vorhanden sein ist, kann Hayabusa2 weiter auf einer Umlaufbahn um die Sonne verbleiben und 2031 noch einen weiteren Asteroiden besuchen, den nur 40 Meter großen und extrem schnell rotierenden erdnahen Asteroiden 1998 KY26. Ein Objekt mit diesen Eigenschaften wurde bisher noch nie von einer Raumsonde besucht. Die Forschenden erwarten, dass diese vergleichenden Beobachtungen die bereits gewonnenen Erkenntnisse aus der Hayabusa2-Mission vertiefen werden. Bis 2031 soll die Raumsonde mit zwischenzeitlich zwei weiteren Erdvorbeiflügen zur Bahnanpassung ihr Ziel erreichen.

Hayabusa2 startete am 3. Dezember 2014 vom japanischen Tanegashima Space Center und erreichte im Sommer 2018 den Asteroiden Ryugu. Am 3. Oktober 2018 erkundete der deutsch-französische Lander MASCOT mit drei Hüpfern in drei Asteroidentagen Ryugus Oberfläche. Mit zwei Touchdown-Manövern sammelte die Muttersonde anschließend Proben, die nun auf der Erde landen. Die Vorgängermission Hayabusa brachte bereits 2010 insgesamt 1500 Partikel des Asteroiden Itokawa zurück zur Erde.

Quelle: https://www.dlr.de/content/de/artikel/news/2020/04/20201203_kapsel-mit-asteroidenproben-landet-am-wochenende-in-australien.html

Chinesische Sonde »Chang’e 5« auf dem Mond gelandet

Chinas Staatsmedien jubeln: Die Raumsonde »Chang’e 5« ist auf dem Mond gelandet. Zum ersten Mal seit mehr als 40 Jahren soll Gestein von dort zur Erde gelangen. Die Mission ist ein Indiz für Pekings große Pläne im All.

Hurra! Hurra! China hat es wieder geschafft, diese alten Mondhasen könnens.

Endlich wieder Forschung auf dem Mond, ich hoffe auf neue Erkenntnisse über den Mond und seine Entstehung.

Am 06.12.2020 dann noch eine Asteroidenprobe von der Raumsonde Hayabusa 2, der Raumfahrt-Dezember gibt noch mal alles – Es gibt nichts schöneres.

Christian Dauck

Geboren in Stargard in Mecklenburg, Jobs in Hamburg, dem australischen Bundesstaat New South Wales, London, Lissabon – Carl Rümker war schon im 19. Jahrhundert ein echter Kosmopolit. Und ein Experte für den Kosmos. Unter anderem erstellte der Astronom einen Sternkatalog mit vielen tausend Einträgen. Mehr als 70 Jahre nach seinem Tod wurde dem deutschen Forscher eine hohe Ehre zuteil: Im Jahr 1935 wurde ein Vulkanberg auf dem Mond nach ihm benannt. Er liegt in der Ebene Oceanus Procellarum, dem Meer der Stürme, im Nordwesten der erdzugewandten Seite des Erdtrabanten.

Unweit dieses Mons Rümker ist nun die chinesische Mondsonde »Chang’e 5« gelandet, wie Chinas Staatssender CCTV meldete. Das Besondere an der Mission: Der Forschungsroboter soll im Boden nach Mondgestein bohren und das Material bereits in wenigen Tagen wieder zur Erde zurückbringen. Es wäre das erste Mal seit mehr als 40 Jahren, dass Forscher neue Proben von unserem Nachbarn im All bekommen – und ein weiterer Schritt in Chinas ambitioniertem Mondprogramm, das bereits mit einer Landung auf der erdabgewandten Mondseite und zwei Roboterautos für Schlagzeilen gesorgt hat.

Sollte die aktuelle Mission erfolgreich verlaufen, wäre China das dritte Land nach den USA und der Sowjetunion, dem eine Rückführung von Mondproben zur Erde gelingt. Die Amerikaner brachten mit ihren »Apollo«-Astronauten insgesamt 382 Kilogramm Mondgestein von sechs verschiedenen Landestellen zurück. An den Proben wird bis heute geforscht, nur ein Teil von ihnen wurde bisher überhaupt geöffnet. Drei »Luna«-Robotersonden der Sowjets sammelten weitere 326 Gramm ein. Außerdem stehen der Forschung rund 190 Kilogramm Meteoritenmaterial zur Verfügung, das bei Einschlägen auf dem Mond zur Erde geschleudert wurde.

Die Chinesen wollen nun rund zwei Kilogramm Mondmaterial einsammeln. Dabei soll es sich zum einen um Staub und Geröll von der Oberfläche handeln, zum anderen um mindestens einen Gesteinskern, den man mit einem Wolframcarbid-Bohrkopf aus bis zu zwei Metern Tiefe holen will.

Der Forscher Timothy Glotch von der Stony Brook University im US-Bundesstaat New York kennt die Stelle besonders gut, an der »Chang’e 5« nun aufgesetzt ist. Zusammen mit chinesischen Kollegen hat er einen Fachartikel dazu über Geologie des Gebietes veröffentlicht. »Dies ist ein relativ sicherer und ebener Landeplatz«, erklärt Glotch im Gespräch mit dem SPIEGEL. Das liege daran, dass in dem Gebiet nur vergleichsweise wenige große Gesteinsbrocken zu finden sind. Außerdem gebe es eher wenige Krater. Das wiederum habe damit zu tun, dass die Oberfläche der Region deutlich länger als andere Teile des Mondes durch vulkanische Aktivitäten geprägt war.

Junge Gesteine

Heute erscheint uns der Erdtrabant kalt und tot, einst schwappte dort ein Magma-Ozean, spien über mehrere Milliarden Jahre teils mächtige Vulkane Feuer. Manche Forscher gehen davon aus, dass es in einigen Bereichen noch vor 100 Millionen Jahren vulkanische Aktivität gegeben hat.

Während die bisher auf der Erde untersuchten Mondproben zwischen 3,2 und 4,6 Milliarden Jahre alt sind, könnte es am Mons Rümker auch Material geben, das höchstens zwei Milliarden Jahre alt ist. »Das geringe Alter dieser Gesteine macht sie interessant. Sie gehören zu den jüngsten auf dem ganzen Mond«, erklärt Glotch. Geologen könnten deswegen auf diese Weise etwas über den späten Vulkanismus dort lernen – und darüber, wie der Himmelskörper über die Zeit seine Wärme abgegeben hat. Diese Erkenntnisse ließen sich auch auf andere Felsplaneten im inneren Sonnensystem übertragen, so Glotch.

Die Gesteine sind aber auch auf einer fundamentalen Ebene sehr spannend: Bisher hat die Wissenschaft die Geschichte des Mondes zu einem guten Teil anhand der Einschläge auf seiner Oberfläche beleuchtet. Bereiche mit vielen Kratern sind sehr alt, solche mit weniger Einschlagmarken deutlich jünger. Geeicht wurde diese Chronologie mit chemischen Untersuchungen der Mondproben des »Apollo«- und »Luna«-Materials. Wenn dazu nun die deutlich jüngeren »Chang’e«-Gesteine kommen, sei es gut möglich, dass die Geschichte des Mondes über womöglich Hunderte Millionen von Jahren neu geschrieben werden muss, so Glotch.

Doch dafür müssen die Chinesen die Proben erst mal einsammeln. Ob die Manöver klappen, wird Chinas Raumfahrtbehörde CNSA wohl schon bald vermelden. Zuerst soll gebohrt werden, dann wird das Oberflächenmaterial mit einer Schaufel eingesammelt. Beide Aktionen dürften noch am Dienstag stattfinden. Grund für die Eile ist wohl die Angst der chinesischen Raumfahrtexperten, die mechanischen Teile der Sonde könnten durch die starken Temperaturunterschiede auf dem Mond Schaden nehmen.

Am Donnerstag, so vermuten es Beobachter, soll die Aufstiegstufe von »Chang’e 5« dann wieder von der Oberfläche abheben. In der Mondumlaufbahn werden die Proben dann in eine Rückkehrkapsel umgeladen, die sie zurück zur Erde bringt. Die Landung ist etwa zehn Tage später in den Hochebenen der Inneren Mongolei geplant, einer autonomen Region im Nordosten Chinas.

Westliche Experten finden den Ansatz der Chinesen bemerkenswert. »Diese Mission ist komplizierter, als sie eigentlich sein müsste«, sagt Mark McCaughrean, leitender wissenschaftlicher Berater der Europäischen Weltraumorganisation (Esa) im Gespräch mit dem SPIEGEL. »Sie hat ziemlich viel mit den ›Apollo‹-Missionen gemein und ist eindeutig als ein weiterer Schritt in Richtung einer Mission mit menschlicher Besatzung ausgelegt.«

Langfristige Ambitionen

Die Europäer unterstützen die chinesische Mondfahrt mit den riesigen Antennen ihres weltweiten Kommunikationsnetzwerks. Sie wollen mit Peking so gut es geht kooperieren. Denn dort hat man auf dem Mond noch viel vor: Neben den USA, die zumindest unter dem scheidenden Präsidenten Donald Trump eine bemannte Mondlandung bis 2024 angestrebt hatten, plant auch China, Menschen zum Mond zu schicken. Und zwar, wie die Amerikaner, nicht nur für einen Kurzausflug.

Angedacht ist eine langfristige Präsenz, auch wenn es dafür bisher noch kein offizielles Datum gibt. »Wir werden bestimmen, wann eine bemannte Mondlandung durchgeführt werden soll, basierend auf den wissenschaftlichen Bedürfnissen und den technischen und wirtschaftlichen Bedingungen«, so Pei Zhaoyu, stellvertretender Direktor des Zentrums für Mondexploration und Weltraumtechnik bei der Nationalen Raumfahrtbehörde Chinas.

Während die Amerikaner wegen eines Kongressbeschlusses nicht direkt mit den Chinesen zusammenarbeiten dürfen, hofft man in Europa auf Kooperationen mit beiden Seiten. Bevor eines Tages Menschen fliegen, werden aber erst noch einige Roboter auf dem Mond landen. Als nächstes Ziel dafür hat man in Peking die Südpolregion des Erdtrabanten ins Auge gefasst. »Niemand ist bis jetzt dort gelandet«, sagt Esa-Mann McCaughrean.

Dieses Areal des Mondes interessiert Wissenschaftler und Raumfahrtmanager gleichermaßen. Dort dürfte es, tief in schattigen Kratern und im Untergrund verborgen, bis heute größere Mengen an Wassereis geben. Diese könnten, in Form von Wasserstoff und Sauerstoff, Raketensprit für weite Reisen ins All liefern – oder Wasser für menschliche Außenposten auf dem Mond.

Quelle: https://www.spiegel.de/wissenschaft/weltall/chang-e-5-ist-gelandet-china-ist-die-neue-macht-auf-dem-mond-a-a938173a-389e-4a3f-b939-f92eadc09dd8

Raumschiff gestartet: China greift nach Mondgestein

Start geglückt: Rakete und Raumschiff heben ab

China ist erneut auf dem Weg zum Mond! Es wird einer von Chinas bisher schwierigsten Raumflügen: Ein Raumschiff soll erstmals seit 40 Jahren wieder Mondgestein zur Erde bringen. Die Mission gilt als Chinas Wegbereiter für den Mars.

China hat ein unbemanntes Raumschiff auf den Weg zu einer Landung auf dem Mond gebracht. Bei dem Flug sollen erstmals seit mehr als vier Jahrzehnten wieder Gesteinsproben zur Erde geholt werden. Die Rakete vom Typ „Langer Marsch 5“ hob am frühen Dienstagmorgen (Ortszeit) vom Raumfahrtbahnhof in Wenchang auf der südchinesischen Insel Hainan ab. Das nach der chinesischen Mondgöttin „Chang’e“ benannte Raumschiff soll voraussichtlich am Sonntag einen Lander auf den Mond bringen, der Gestein und Bohrproben einsammelt.

Bei einer erfolgreichen Rückkehr wäre China nach den USA und der Sowjetunion in den 1960er und -70er Jahren die dritte Raumfahrtnation, der ein solches Vorhaben gelingt. Das Raumschiff soll in dem nach dem deutschen Astronomen Karl Rümker (1788-1862) genannten Vulkangebiet landen. Es liegt im „Ozean der Stürme“ im oberen, linken Teil der erdzugewandten Seite des Mondes.

Zwei Wochen Zeit

Die Mission gilt als eine der kompliziertesten, die Chinas Raumfahrt jemals unternommen hat: Erstmals würde eine chinesische Aufstiegsstufe wieder vom Mond starten, Gesteinsproben mitnehmen und ein Docking-Manöver im Orbit des Erdtrabanten vornehmen, bevor die Rückkehrkapsel zur Erde zurückfliegt. Das Landemodul kann nur einen Mondtag – etwa 14 Erdtage – auf der Mondoberfläche bleiben, da es nicht beheizbar ist und den eiskalten Nächten nicht widerstehen kann.

Das 8200 Kilogramm schwere Raumschiff besteht aus vier Modulen: Dem Orbiter mit der Rückkehrkapsel sowie dem Lander mit der Aufstiegsstufe. Nach dem Aufsetzen auf der Mondoberfläche soll das Landegerät mit einem langen Arm rund zwei Kilogramm Mondgestein und auch Proben aus Bohrungen bis zu zwei Meter Tiefe zusammentragen und in einer Kammer verstauen.

Forscher erhoffen sich von den Proben wichtige neue Erkenntnisse über die vulkanische Aktivität und die Geschichte bzw. Entstehung des Mondes. Die Apollo-Missionen der USA hatten rund 380 Kilogramm Mondgestein mitgebracht. Die Sowjetunion sammelte insgesamt 300 Gramm ein – zuletzt mit der unbemannten „Luna 24“-Mission 1976, als rund 170 Gramm Mondstaub zur Erde gebracht wurden.

Der Griff nach dem Mars?

Verläuft die Mission erfolgreich, wäre sie ein großer Fortschritt für das chinesische Raumfahrtprogramm. Nach Ansicht mancher Experten könnte sie den Weg für eine ähnliche Mission zum Mars bereiten oder auch für eine bemannte Mondmission.

Der Astronom Jonathan McDowell vom Harvard-Smithsonian-Zentrum für Astrophysik verwies darauf, dass China mit den Missionen „Chang’e 3“ und „Chang’e 4“ bereits zwei Mal auf dem Mond gelandet sei. Mit einer „Chang’e 5“-Testmission habe es 2014 bewiesen, dass es zurück zur Erde navigieren und eine Kapsel dort landen lassen kann. Nun müsse es nur noch zeigen, dass es auf dem Mond Proben nehmen und von dort wieder starten kann. „Deshalb bin ich ziemlich optimistisch, dass China das durchziehen kann“, sagte McDowell.

China verfolgt ein ehrgeiziges Raumfahrtprogramm mit Missionen zum Mond und Mars sowie dem Aufbau einer eigenen Raumstation. Im Januar 2019 landete China als erste Raumfahrtnation mit „Chang’e 4“ auf der relativ unerforschten erdabgewandten Seite des Mondes. Es wurde ein Rover ausgesetzt, der weiter die Oberfläche erforscht.

Quelle: https://www.tagesschau.de/ausland/china-raumschiff-101.html

Insight: Marsmaulwurf-Kratzmanöver Teil 2

November 19, 2020, Sol 704
November 15, 2020, Sol 701
November 15, 2020, Sol 700
2019
Das Deut­sche Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR) steu­ert das Ex­pe­ri­ment HP3 zur NA­SA-Missi­on In­Sight bei. HP3 steht für He­at Flow and Phy­si­cal Pro­per­ties Packa­ge und wur­de fe­der­füh­rend am DLR-In­sti­tut für Pla­ne­ten­for­schung ent­wi­ckelt. Mit ei­ner sich fünf Me­ter tief in den Mars­bo­den häm­mern­den Tie­fen­son­de wird die Wär­me­leit­fä­hig­keit des Bo­dens un­ter der Lan­des­tel­le ge­mes­sen so­wie die Wär­me­men­ge be­stimmt, die vom In­ne­ren des Mars an die Ober­flä­che strömt. Das Ex­pe­ri­ment ist auf zwei Jah­re aus­ge­legt. We­sent­li­che Be­stand­tei­le von HP3 sind die ‚Mo­le’ (engl. für Maul­wurf) ge­nann­te Ramm­son­de und das Flach­band­ka­bel mit den Tem­pe­ra­tur­sen­so­ren, das der Mo­le für die Mes­sun­gen hin­ter sich in den Bo­den zie­hen wird.