Mondlandungen im Jahr 2023 – IEEE Spectrum

Es wird nie einfacher, zuzusehen: Ein Kontrollraum voller Ingenieure, die gespannt darauf warten, wie sich die Robotersonde, an der sie jahrelang gearbeitet haben, der Mondoberfläche nähert. Die Telemetrie der Raumsonde zeigt, dass alles funktioniert. Die Landung ist nur noch wenige Augenblicke entfernt. Doch dann verstummt das Fahrzeug und auch der Kontrollraum, bis der Projektleiter nach quälendem Warten ein Mikrofon betätigt und verkündet, dass die Landung offenbar gescheitert sei.

Das letzte Mal geschah dies im April, in diesem Fall bei einer privat finanzierten japanischen Mission namens Hakuto-R. Es ähnelte in vielerlei Hinsicht den Abstürzen der israelischen Beresheet und der indischen Chandrayaan-2 im Jahr 2019. Alle drei Lander schienen bis zum Endanflug in Ordnung zu sein. Seit den 1970er Jahren ist es nur China gelungen, unbemannte Schiffe auf den Mond zu bringen (zuletzt im Jahr 2020); Russlands letzte Landung fand 1976 statt, und die Vereinigten Staaten haben es seit 1972 nicht mehr versucht. Warum sind ein halbes Jahrhundert nach dem technologischen Triumph von Apollo die Chancen auf eine sichere Mondlandung tatsächlich gesunken?

Die Frage ist von gewisser Dringlichkeit, denn bis Ende 2023 könnten durchaus fünf weitere Landeversuche von Unternehmen oder Regierungsbehörden aus vier verschiedenen Ländern unternommen werden; Der nächste, Chandrayaan-3 aus Indien, soll bereits in dieser Woche starten. Der Administrator der NASA, Bill Nelson, hat dies als ein „goldenes Zeitalter“ der Raumfahrt bezeichnet, das Ende 2025 mit der Landung von Artemis-Astronauten auf dem Mond seinen Höhepunkt erreichte. Doch jeder Rückschlag wird von anderen in der Weltraumgemeinschaft mit Unbehagen beobachtet.

2023 Mögliche Mondlandungen

Indien:Chandrayaan-3, von der indischen Weltraumforschungsorganisation, mit einem erhofften Start Mitte Juli und, falls das gelingt, einer Landung im August.

Chandrayaan-3 könnte bald zum Mond fliegen.ISRO

Russland:Luna-25 von der Raumfahrtbehörde Roskosmos, die derzeit einen Start im August plant.

Vereinigte Staaten:Nova-C IM-1 von Intuitive Machines, einem privaten Unternehmen mit Sitz in Houston, soll derzeit im dritten Quartal 2023 auf den Markt kommen.

Vereinigte Staaten:Peregrine Mission 1 des in Pittsburgh ansässigen Unternehmens Astrobotic Technology wartet auf Modifikationen an seiner Trägerrakete Vulcan Centaur. Der Starttermin am 4. Mai wurde verschoben; ein neuer wurde nicht eingestellt. [Read about Peregrine 1’s rover here.]

Japan:SLIM (Smart Lander for Investigating Moon) von der Raumfahrtagentur JAXA. Ein Starttermin im August wurde verschoben.

Intuitive Machines hofft, in dieser Saison den Nova-C IM-1 auf den Markt zu bringen.Intuitive Maschinen

Jede dieser Missionen hinkt dem Zeitplan hinterher, in manchen Fällen um Jahre, und mehrere könnten bis ins Jahr 2024 oder später verschoben werden.

Das Schicksal von Hakuto-R Mission 1

Einen Tag nachdem Hakuto-R verstummt war, überflog ein amerikanisches Raumschiff, Lunar Reconnaissance Orbiter, den Landeplatz; Seine Bilder zeigten im Vergleich zu früheren Aufnahmen der Gegend deutlich, dass es einen Absturz gegeben hatte. Das Unternehmen, das Hakuto-R betreibt, ispace, analysierte den Absturz und kam zu dem Schluss, dass seine Software möglicherweise zu clever für ihr eigenes Wohl war.

Laut ispace zeigten die Bordsensoren des Landers einen starken Höhenanstieg an, als das Raumschiff eine drei Kilometer hohe Klippe überquerte. Später wurde festgestellt, dass es sich bei der Klippe um den Rand eines Kraters handelte. Aber der Bordcomputer war nicht für eine so hohe Klippe programmiert; Es wurde gesagt, dass der Computer im Falle einer großen Abweichung von der erwarteten Position davon ausgehen sollte, dass etwas mit dem Radarhöhenmesser des Schiffes nicht stimmte, und seine Eingaben ignorieren sollte. Laut ispace verhielt sich der Computer daher so, als ob das Schiff kurz vor der Landung stünde, obwohl es sich tatsächlich 5 km über der Oberfläche befand. Es feuerte seine Motoren weiter an und sank ganz sanft ab, bis ihm der Treibstoff ausging. „Zu diesem Zeitpunkt hörte der kontrollierte Abstieg des Landers auf und es wird angenommen, dass er im freien Fall auf die Mondoberfläche gefallen ist“, heißt es in einer Pressemitteilung von ispace.

Die Absturzstelle des privat montierten japanischen Mondlanders Hakuto-R Mission 1, aufgenommen vom Lunar Reconnaissance Orbiter der NASA.NASA/Goddard Space Flight Center/Arizona State University

Takeshi Hakamada, der CEO von ispace, zeigte sich mutig. „Wir haben während der Landephase tatsächliche Flugdaten erfasst“, sagte er. „Das ist eine großartige Leistung für zukünftige Missionen.“

Wird dieser Fehler für andere Teams hilfreich sein, die versuchen, Landungen zu machen? Nur in begrenztem Umfang, heißt es. Da sich die sogenannte neue Raumfahrtökonomie auf Start-up-Unternehmen und weitere Länder ausdehnt, gibt es viele Kooperationen, aber auch einen verschärften Wettbewerb, sodass die Bereitschaft zum Datenaustausch geringer ist.

Bessere Technologie, knappere Budgets

„Unsere größte Herausforderung besteht darin, dass wir dies als privates Unternehmen tun“, sagt John Thornton, der CEO von Astrobotic, dessen Peregrine-Lander auf den Start wartet. „Nur drei Nationen sind auf dem Mond gelandet, und sie alle waren Supermächte mit gigantischen, unbegrenzten Budgets im Vergleich zu dem, womit wir es zu tun haben. Wir landen für etwa 100 Millionen Dollar auf dem Mond. Für uns ist es also ein ganz anderes Spiel.“

Um die 100 Millionen US-Dollar ins rechte Licht zu rücken: Zwischen 1966 und 1968 überraschte sich die NASA selbst, indem sie fünf ihrer sieben Surveyor-Raumschiffe als Späher für Apollo sicher auf dem Mond landete. Die Kosten beliefen sich damals auf 469 Millionen US-Dollar. Inflationsbereinigt läge diese Zahl heute bei etwa 4,4 Milliarden US-Dollar.

Die wichtigste Methode des Vermessers zur Bestimmung der Entfernung von der Landung war Radar, eine ausgereifte, aber manchmal ungenaue Technologie. Swati Mohan, der Führungs- und Navigationsleiter für den Perseverance-Rover der NASA, der 2021 auf dem Mars landete, verglich Radar mit „die Augen schließen und die Hände vor sich ausstrecken“. So hat sich Astrobotic beispielsweise dem Doppler-Lidar (Laser-Entfernungsmessung) zugewandt, das eine etwa zehnmal bessere Auflösung hat. Es nutzt außerdem die geländebezogene Navigation (TRN), ein visuell basiertes System, das Schnellbilder des sich nähernden Bodens aufnimmt und diese mit einer Borddatenbank mit Geländebildern vergleicht. Einige TRN-Bilder stammen von demselben Lunar Reconnaissance Orbiter, der Hakuto-R entdeckt hat.

„Unseren Leuten geht es gut, und ich denke, wir haben so viel wie möglich getan, um sicherzustellen, dass es erfolgreich ist“, sagt Thornton. Aber er fügt hinzu: „Es ist ein unbarmherziges Umfeld, in dem alles funktionieren muss.“