Japans SLIM-Mondlandegerät, fotografiert auf der Mondoberfläche im Januar 2024 von LEV-2, einem winzigen Rover, der mit SLIM zum Mond gereist ist.(Bildnachweis: JAXA/Takara Tomy/Sony Group Corporation/Doshisha University))
NASA’s Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) hat ein sehr interessantes Versteckspiel mit dem japanischen Smart Lander for Investigating Moon (SLIM) gespielt, der am 19. Januar auf der Mondoberfläche gelandet ist.
LRO hat versucht, den Retroreflektor von SLIM anzusteuern, eine kuppelförmige, keksgroße Struktur, die auf der Rückseite des Landers direkt unter den Sonnenkollektoren angebracht ist. Die ersten acht Male, die LRO seinen Laser auf SLIM abfeuerte, traf er den Retroreflektor nicht. Doch am 24. Mai, während zweier aufeinander folgender Umläufe, gelang es LRO: SLIMs Retroreflektoren waren gefunden worden.
Retroreflektoren sind recht einfache Geräte. Sie bestehen im Grunde nur aus einer Reihe von Spiegeln, die das Licht zurück zur Quelle reflektieren. Wenn man sie mit einem Laser beschießt, reflektieren sie das Licht zurück und ermöglichen so extrem präzise Entfernungsmessungen auf der Grundlage der Lichtgeschwindigkeit. SLIM hat wahrscheinlich vor einigen Monaten auf der Mondoberfläche den Geist aufgegeben, aber sein Reflektor kann immer noch Laserlicht ins All zurückwerfen.
NASA’s Laser Retroreflector Array, gesehen auf JAXA’s SLIM Mondlandegerät vor dem Start. (Bildnachweis: JAXA)
Das Problem in diesem Fall war, dass die Landung von SLIM auf dem Mond nicht gerade perfekt war. SLIM landete am Rande des Kraters Shioli, nicht allzu weit von der vorgesehenen Stelle entfernt, aber die Landung verlief nicht so sanft wie erhofft. Die Bilder, die von der Mission zurückgesendet wurden, zeigen, dass SLIM mit dem Gesicht nach unten gelandet ist, wobei die Spitze der Nase in der grauen Erde stecken blieb.
Die ungünstige Landung erschwerte den Einsatz der SLIM-Solarpaneele, da sie der Sonne abgewandt waren (obwohl das Missionsteam das Problem in den Griff bekam und SLIM durch mehrere kalte, dunkle Mondnächte am Leben hielt). Das bedeutete auch, dass sich der Retroreflektor von SLIM in einer schwer anzusteuernden Position befand. Das Problem wurde noch dadurch verschlimmert, dass LRO nicht dafür ausgelegt ist, Retroreflektoren zu finden und anzupingen. Sein Lasergerät, ein Höhenmesser, wurde entwickelt, um topografische Details der Mondoberfläche zu erfassen und eine Karte der Krater und Ebenen des Mondes zu erstellen.
„Das LRO-Höhenmessgerät wurde nicht für diese Art von Anwendung gebaut, so dass die Chancen, einen winzigen Retroreflektor auf der Mondoberfläche zu lokalisieren, bereits gering sind“, sagte Xiaoli Sun, ein Ingenieur am Goddard Space Flight Center der NASA in Maryland, in einer Presseerklärung. Sun leitet derzeit ein Team, das kleine Retroreflektoren für die Erforschung des Mondes entwickelt und auf dem Mond einsetzt.
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Die Fähigkeit von LRO, einen Retroreflektor anzusteuern, wurde jedoch kürzlich unter Beweis gestellt. Die Landefähre Vikram der Indian Space Research Organisation, die im August 2023 im Rahmen der Mission Chandrayaan 3 auf dem Mond landete, enthielt ebenfalls einen Retroreflektor der NASA. Im Dezember 2023 versuchten NASA-Wissenschaftler zum ersten Mal, einen Retroreflektor aus der Mondumlaufbahn anzusteuern.
Aus einer Höhe von 100 Kilometern (62 Meilen) richtete LRO Laserimpulse auf die Vikram-Landestelle und registrierte eine Antwort. Die gleiche Technik wurde verwendet, um SLIM zu kontaktieren, obwohl sich der Orbiter zu diesem Zeitpunkt nur 44 Meilen (71 km) über der Mondoberfläche befand.
Das wichtigste Konstruktionsmerkmal der kleinen Retroreflektoren sind ihre acht Quarz-Eckprismen. Sie sind in der Lage, ein Lasersignal zu empfangen und es direkt an die Quelle zurückzusenden. Die NASA geht davon aus, dass diese Geräte eines Tages die Erforschung des Mondes unterstützen könnten, indem sie vielleicht den Artemis-Missionen der Behörde helfen, präzise auf der Mondoberfläche zu landen.
Lunare Laserexperimente sind jedoch nicht auf LRO beschränkt. Das Apache Point Observatory Lunar Laser-ranging Operation (APOLLO) in New Mexico sendet beispielsweise Laserimpulse in Richtung der koffergroßen Retroreflektoren, die von den Apollo-Mondmissionen zurückgelassen wurden. Auf diese Weise lässt sich die Entfernung zwischen Mond und Erde bis auf wenige Millimeter genau bestimmen – eine bemerkenswerte Präzision, mit der Wissenschaftler nachweisen konnten, dass sich der Mond jedes Jahr um etwa 3,8 Zentimeter von der Erde entfernt.
