Chandrayaan 1

Chandrayaan-1 (चांद्र [chandra] „Mond“, यान [yaan] „Schiff“, Chandrayaan bedeutet in Hindi: „Reise zum Mond“) ist eine Raumsonde der indischen Raumfahrtagentur ISRO, die am 22. Oktober 2008 zum Mond startete und ihn mindestens zwei Jahre lang umkreist, um unter anderem nach Wassereis zu suchen. Dies ist die erste Mission Indiens, die über den Erdorbit hinausgegangen ist. Ihr Ziel ist die Prüfung und Verbesserung der technologischen Kapazitäten Indiens im Weltraum sowie die Gewinnung wissenschaftlicher Informationen von der Mondoberfläche. Dazu kam auch eine hart aufschlagende Tochtersonde zum Einsatz, die während ihres Sturzes zur Mondoberfläche Messdaten aufnahm. Die Gesamtkosten der Mission werden auf etwa 80 Millionen Dollar bzw. 64 Millionen Euro geschätzt; damit soll Chandrayaan-1 die bislang billigste Mondmission werden.^[1]

Chandrayaan-1: Schema des Aufbaus des Orbiters.

Technik

Die Sonde hat eine kubische Form mit einer Kantenlänge von etwa 1,5 Metern und wog beim Start 1304 kg, wobei die Leermasse ca. 440 kg und die Masse nach dem Einschuss in die Mondumlaufbahn 590 kg betrug.^[2] Die Konstruktion basiert auf dem flugerprobten IRS-Erdbeobachtungssatelliten.

Die Energie liefert ein Solarmodul, das 750 Watt erzeugt und einen Lithium-Ionen-Akkumulator zur Energiespeicherung verwendet. Die Sonde besitzt ein Antriebssystem, das zwei Treibstoffe verbrennt und für das Einschwenken in den Mondorbit und zur Lageregelung verwendet wird. Der Raumflugkörper ist Drei-Achsen-stabilisiert und nutzt dazu Lagekontrolldüsen sowie Gyroskope. Zur Navigation werden Sternensensoren, Beschleunigungsmesser und eine Inertial Measurement Unit eingesetzt. Die Kommunikation zur Fernsteuerung erfolgt im S-Band, die wissenschaftlichen Daten werden im X-Band übertragen.

Moon Impact Probe

Zusätzlich war die 29 Kilogramm ^[3] schwere Landesonde Moon Impact Probe (MIP) an Bord, die sich am Anfang der Mission vom Orbiter löste, um die Mondoberfläche zu erreichen. Sie verfügte nicht über Landetriebwerke und war daher auf dem Mond aufgeschlagen. Auf der MIP waren ein Massenspektrometer, eine Videokamera und ein Radar-Höhenmesser verbaut worden.^[4] Das Äußere der Einschlagsonde war an den Seiten mit den indischen Landesfarben bemalt.^[5]

Siehe auch: Liste der künstlichen Objekte auf dem Mond

Instrumente

Die wissenschaftliche Nutzlast der Raumsonde hat eine Masse von 55 Kilogramm und beinhaltet sowohl indische als auch von der NASA und der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) bereitgestellte Instrumente. Zudem ist ein bulgarisches Instrument mit an Bord.

TMC (Indien)

Die Terrain Mapping Camera ist eine Stereo-Kamera, die eine Auflösung von 5 Metern hat und einen 20 km breiten Streifen im panchromatischen 500-bis-850-nm-Band erfassen kann. Sie wird zur Erstellung einer hochauflösenden 3D-Karte des Mondes eingesetzt.^[4]

HySI (Indien)

Das Hyper Spectral Imager wird eine mineralogische Kartierung im 400-bis-950-nm-Band mit einer spektralen Auflösung von 15 nm und räumlichen Auflösung von 80 m durchführen. Das Instrument kann einen 20 km breiten Streifen in 64 verschiedenen Spektralbändern erfassen.^[4]

LLRI (Indien)

Das Lunar Laser Ranging Instrument wird mit Hilfe eines 10 mJ Nd:YAG-Lasers die genaue Flughöhe der Sonde über der Mondoberfläche ermitteln und somit eine topografische Karte des Mondes erstellen. LLRI wird dabei die Daten der TMC-Kamera ergänzen. Die vertikale Auflösung des Instruments beträgt ca. 5 m. Der Laser arbeitet mit einer Impulsfrequenz von 10 Hz und einer Impulsdauer von 5 ns.^[4]

HEX (Indien/ESA)

Der High Energy X-ray Detector für Röntgenstrahlung mit Energien im Bereich von 20 bis 250 keV, mit dem das Vorkommen von schweren Elementen wie ²¹⁰Pb (im 46,5-keV-Band), ²²²Rn, Uran und Thorium auf dem Mond untersucht werden soll. Die räumliche Auflösung des Instruments beträgt 40 km in niedrigen Energiebereichen (< 60 keV). HEX wurde von Indien mit Hardware-Unterstützung von der ESA gebaut.^[4]

CIXS (ESA – Großbritannien)

Das Chandrayaan-1 Imaging X-Ray Spectrometer für Röntgenstrahlung mit Energien im Bereich von 0,5 bis 10 keV, mit dem das Vorkommen leichter Elemente wie Magnesium, Aluminium, Silizium, Calcium, Titan und Eisen auf dem Mond untersucht werden soll. Das Instrument enthält zusätzlich einen Solar X-ray Monitor (SXM), mit dem die Röntgenstrahlung der Sonne im Bereich von 2 bis 10 keV gemessen wird, um so CIXS zu kalibrieren und den Einfluss der Sonnenstrahlung auf die Messergebnisse zu minimieren. CIXS wurde vom Rutherford Appleton Laboratory gebaut und ist eine Kopie des D-CIXS/SXM-Instrumentes der Raumsonde SMART-1.^[4]

SARA (ESA – Schweden/Schweiz)

Der Sub keV Atom Reflecting Analyser soll die Zusammensetzung der Teilchen, die vom Sonnenwind aus der Mondoberfläche herausgeschleudert werden, untersuchen. Außerdem soll das Magnetfeld untersucht werden. Das Instrument wurde vom schwedischen Institut für Weltraumphysik in Zusammenarbeit mit dem Physikalischen Institut der Universität Bern gebaut.

SIR-2 (ESA – Deutschland)

Das im nahen Infrarot mit Wellenlängen von 900 bis 2400 nm arbeitende Spektrometer dient der Ermittlung der mineralogischen Zusammensetzung des Mondes. Das Instrument wurde in Deutschland vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung gebaut und ist eine Weiterentwicklung des SIR-Instruments der Raumsonde SMART-1.

M3 (NASA)

Das Moon Mineralogy Mapper wird von der amerikanischen Weltraumagentur NASA bereitgestellt. Es ist ein abbildender Spektrometer, der zu einer mineralogischen Kartierung des Mondes eingesetzt wird. M3 arbeitet im 700-bis-3000-nm-Band (optional im 400-bis-3000-nm-Band) mit einer spektralen Auflösung von 10 nm und räumlichen Auflösung von 63 m im Targeted Mode sowie 125 m im Global Mode. Das Instrument kann einen 40 km breiten Streifen in 640 verschiedenen Spektralbändern erfassen (hyperspektral). Die Optik des Instruments ist aus Aluminium gefertigt, die Masse beträgt weniger als 10 kg und der Energiebedarf weniger als 13 Watt. Das Instrument wurde von der Brown University und dem JPL entwickelt.^[6][7]

RADOM (Bulgarien)

Das Radiation Dose Monitor dient der Messung energiereicher Partikel im lunaren Umkreis. Das Instrument wurde von der Bulgarischen Akademie der Wissenschaften entwickelt.^[4]

Mini-SAR (NASA)

Mitte 2005 fanden Gespräche über den Mitflug eines amerikanischen Synthetic Aperture Radars statt. Das Radar wurde von US-Verteidigungsministerium und dem Applied Physics Laboratory der Johns Hopkins University entwickelt und soll die Polarregionen des Mondes nach Wassereisvorkommen absuchen. Sollte die 2009 startende US-Sonde Lunar Reconnaissance Orbiter über ein ähnliches Radar verfügen, könnten beide Geräte in einem Bistatic-Modus arbeiten, wobei eines der Geräte als Sender und das andere als Empfänger fungiert. Dadurch ließe sich die Frage nach Wassereis auf dem Mond endgültig beantworten.^[8][4]

Ablauf der Mission

PSLV

Die Raumsonde wurde am 22. Oktober 2008 um 6:20 Uhr Ortszeit mit einer modifizierten PSLV-Trägerrakete vom Satish Dhawan Space Centre an der Südostküste Indiens gestartet. Die Trägerrakete setzte Chandrayaan-1 in einem 240 × 36.000 km Geotransferorbit ab. Nach einem 5,5 Tage dauernden Transfer zum Mond trat die Sonde in einen anfänglich 1000 km hohen, nahezu kreisförmigen Orbit um den Mond ein. Die Höhe der Umlaufbahn wurde dann zu Testzwecken der Sonde auf 200 km heruntergesetzt. Schließlich nahm Chandrayaan-1 am 12. November 2008 einen etwa 100 km hohen, kreisförmig polaren Arbeitsorbit ein. In ihm legt sie eine Mondumrundung in ungefähr zwei Stunden zurück.

Am 14. November 2008, dem Geburtstag des ehemaligen indischen Ministerpräsitenten Jawaharlal Nehru († 1964), unter dem Indiens Raumfahrtprogramm eingeleitet wurde, landete die Moon Impact Probe auf dem Mond. Um 20:06 Uhr IST (Indische Standardzeit) hatte sich die Landesonde von der Muttersonde getrennt und ihre Geschwindigkeit mit kleinen Retroraketen verringert. Um 20:31 Uhr IST schlug sie nach dem kontrollierten Absturz in der Nähe des Mondsüdpols beim Krater Shackleton auf. Während des Absturzes maß sie den Höhenabfall, machte Nahaufnahmen von der Mondoberfläche und analysierte die äußerst dünne Atmosphäre. Die gewonnenen Daten wurden zur Zwischenspeicherung an den Orbiter gesendet und sollen bei der Vorbereitung einer späteren Mondlandung helfen.^[5]

Chandrayaan-1 soll mindestens zwei Jahre lang im Mondorbit arbeiten und Daten zur Erde senden.

Nachfolger

Für 2010/2011 ist der Start der Nachfolgersonde Chandrayaan-2 geplant. Diese ist ebenfalls als Mondorbiter vorgesehen, soll aber zusätzlich noch einen Rover mitführen.^[9]

Siehe auch

• Liste der unbemannten Raumfahrtmissionen

Weblinks

• ISRO-Seite zu Chrandrayaan-1 (englisch)
• Instrumente von Chrandrayaan-1 auf der ESA-Website (deutsch)

Einzelnachweise

1. ↑ sueddeutsche.de: Erstmals indische Sonde auf dem Mond 14. November 2008
2. ↑ ISRO: Spacecraft description
3. ↑ Gunter's Space Page: Chandrayaan 1
4. ↑ ^{a b c d e f g h} Lunar and Planetary Science 2006: Chandrayaan-1: Indian mission to Moon (PDF)
5. ↑ ^{a b} ISRO: Indian Tricolour Placed on the Moon on Pandit Jawaharlal Nehru’s Birthday 14. November 2008
6. ↑ NASA: M3 fact sheet
7. ↑ NASA: Moon Mineralogy Mapper Homepage
8. ↑ Space.com: US-Radar auf Chandrayaan-1?, 14. März 2005
9. ↑ The Hindu: ISRO plans moon rover, 4. Januar 2007 (englisch)

Mondsonden

Pioneer (1958–1960) · Lunik (1958–1960) · Ranger (1961–1965) · Luna (1963–1976) · Zond 3–8 (1965–1970) · Surveyor (1966–1968) · Explorer 33 (1966) · Lunar Orbiter (1966–1967) · Explorer 35 (1967) · Lunochod (1969–1973) · Explorer 49 (1973) · Hiten (1990) · Clementine (1994) · AsiaSat 3 (1997) · Lunar Prospector (1998) · SMART-1 (2003) · Kaguya (2007) · Chang'e-1 (2007) · Chandrayaan-1 (2008) · Lunar Reconnaissance Orbiter und LCROSS (2009) · Chandrayaan-2 (2011) · GRAIL (2011) · LADEE (2011) · Luna-Glob (2012) · Selene-2 (2012)

Siehe auch: Chronologie der Mond-Missionen · Apollo-Programm · Sowjetisches bemanntes Mondprogramm · Bemannter Mondflug nach Apollo