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GRAIL
Das Innere des Mondes im Visier
von Stefan Deiters
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9. September 2011

Mit zwei Sonden will die NASA das Innere des Mondes erforschen. Die Mission Gravity Recovery and Interior Laboratory (GRAIL) soll am Wochenende von Florida aus starten und den Mond Ende des Jahres erreichen. Die Sonden werden dann im Formationsflug den Erdtrabanten umkreisen und dabei dessen Schwerefeld mit großer Genauigkeit vermessen.

GRAIL

Die beiden GRAIL-Sonden sollen das Schwerefeld des Mondes mit großer Genauigkeit vermessen. Bild: NASA / JPL-Caltech

Der Mond ist der uns am nächsten gelegene Himmelskörper. Seit Urzeiten fasziniert er die Menschen und seit mehreren Jahrhunderten wird er mit Teleskopen untersucht. Mit dem Beginn des Raumfahrtzeitalters versuchte man den Erdtrabanten mit Sonden zu erforschen und im Juli 1969 betraten sogar Menschen den Mond. Doch trotz weiterer bemannter Mondmissionen in den folgenden Jahren und zahlreicher Sonden, gibt der Mond den Astronomen bis heute Rätsel auf. Mit einer neuen Mission will die NASA nun versuchen, zumindest einige davon zu lösen.

Die Mission Gravity Recovery and Interior Laboratory (GRAIL) besteht aus zwei Raumsonden, die das Schwerefeld des Mondes mit großer Genauigkeit erfassen sollen. "Eine der Ziele der Mission ist es, zu verstehen, wie der Mond entstanden ist und wie er sich seitdem entwickelt hat", erläutert Maria Zuber vom Massachusetts Institute of Technology, die verantwortliche Wissenschaftlerin für GRAIL. "Wir wollen aber auch schauen, was uns der Mond darüber verraten kann, wie sich erdähnliche Planeten im Allgemeinen gebildet haben. Mit GRAIL wollen wir den Mond von der Kruste bis zum Kern untersuchen."

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Dazu werden die beiden Raumsonden den Mond in Formation umkreisen und dabei Schwankungen im Schwerefeld des Erdtrabanten messen. Diese erlauben dann Rückschlüsse über das Innere des Mondes. So erhoffen sich die Wissenschaftler beispielsweise neue Hinweise auf die Größe des Eisenkerns im Zentrum oder aber eine Antwort auf die Frage, warum die Dicke der Kruste des Mondes so unterschiedlich ist.

Die beiden GRAIL-Sonden sollen auf einer treibstoffsparenden Bahn zum Mond gelangen, weshalb die Reise rund dreieinhalb Monate dauert. Unabhängig vom genauen Starttermin wird die Sonde GRAIL-A den Erdtrabanten Silvester 2011 erreichen, GRAIL-B einen Tag später. Die kommenden fünf Wochen dienen dann dazu, den Orbit der Sonden weiter zu optimieren, bis sie schließlich in die gewünschte Formation manövriert werden können. Während der kommenden 82 Tage dauernden Wissenschaftsphase wird sich der Mond insgesamt drei Mal unter den beiden GRAIL-Sonden hinwegdrehen, die diesen in einer Höhe von etwa 55 Kilometern umkreisen. Der Abstand der Sonden zueinander wird dabei zwischen 65 und 225 Kilometer betragen.

"Wird die erste Sonde durch eine Massenkonzentration beschleunigt, vergrößert sich der Abstand zwischen beiden Sonden", erläutert Zuber das Messverfahren. "Dann gelangt auch die zweite Sonde in den Einflussbereich der größeren Masse, wird auch beschleunigt und nähert sich der ersten Sonde wieder an. Wir messen also im Prinzip den Abstand zwischen zwei Punkten und beobachten wie sich die Entfernung verändert." Die Messung erfolgt dabei mit einer Genauigkeit von wenigen Mikrometern.

Beide Sonden sind nahezu identisch und haben in etwa die Größe einer Waschmaschine. An Bord befindet sich zudem das Kamerasystem MoonKAM, mit dessen Hilfe amerikanische Schüler gezielt Regionen auf der Mondoberfläche fotografieren können. Es ist das erste Mal, dass die NASA ein Instrument an Bord einer Sonde mit ins All nimmt, das ausschließlich für Bildungszwecke verwendet werden soll. Nach Ende der wissenschaftlichen Missionsphase sollen beide Sonden auf der Mondoberfläche aufschlagen.

Der Start der beiden GRAIL-Sonden an Bord einer Delta-II-Rakete von Cape Canaveral aus sollte eigentlich schon gestern erfolgen. Das Wetter sorgte dann aber für eine Startverschiebung um 24 Stunden und schließlich auf Sonnabend. Die Meteorologen geben derzeit eine Wahrscheinlichkeit von 40 Prozent an, dass das Wetter zum vorgesehenen Starttermin morgen Nachmittag unserer Zeit mitspielt.

Update (10. September 2011): Die Delta-II-Rakete ist um 15.08 Uhr MESZ von der Cape Canaveral Air Force Station aus gestartet.

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Links im WWW
GRAIL, Seite der NASA
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