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Apollo 21

Apollo 21

Diese Mission wurde nie wirklich geplant und eine inoffizielle Bezeichnung für eine Mission im Rahmen des Apollo-Programm, die im Dezember 1974 zum Mond fliegen sollte (wenn man den einmal geplanten halbjährlichen Rhythmus beibehalten hätte). Das Landeziel kann man heute nur noch erraten, vielleicht der Krater Tycho, die Marius-Berge oder ein anderes, das bei den vorangegangenen Missionen nicht zum Zuge kam. Im August 1969, kurz nach der erfolgreichen Mondlandung, wurde diese Mission als erste Einsparungsmöglichkeit gestrichen, daher wird die Nr. 21 nur inoffiziell aufgeführt. Als Kommandant war möglicherweise Tom Stafford vorgesehen. Dr. Don Lind wäre dann Pilot der Mondlandefähre gewesen. Der Pilot der Kommandokapsel wurde nicht mehr benannt. Die Hardware wurden im Apollo-Sojus-Projekt verwendet. Lind wurde später bei der Space Shuttle-Mission STS-51-B im April 1985 berücksichtigt, bei Skylab 3 und 4 gehörte er zur backup crew. Stafford hat 1975 das Apollo-Sojus-Projekt geleitet. Dies war sein vierter und letzter Flug ins All. Kategorie:Apolloprogramm

Apollo-Programm

Im Rahmen des US-amerikanischen Apollo-Projekts der NASA sollte ein Mensch auf dem Mond landen und unversehrt wieder auf die Erde zurückgebracht werden. Die bemannte Mondlandung wurde sowohl von den USA als auch der UdSSR angestrebt, allerdings nur von ersteren erreicht. Die Mondlandung bildete den Höhepunkt des Wettlaufs ins All.

Planung

Der eigentliche NASA-Plan sah sieben Missionen bis zur ersten bemannten Mondlandung vor. Dies waren die Missionen A bis G.
- Mission A: Unbemannter Test der Saturn V und des Apollo-Raumschiffs in einer Erdumlaufbahn (zweimal durchgeführt mit Apollo 4 und Apollo 6).
- Mission B: Unbemannter Test der Landefähre (LM) (durchgeführt mit Apollo 5).
- Mission C: Bemannter Test der Apollo-Kapsel im Erdorbit (durchgeführt mit Apollo 7).
- Mission D: Test der Kombination aus Kommandomodul und Landefähre in einem erdnahen Orbit (ursprünglich als Apollo 8 vorgesehen, als Apollo 9 neu nummeriert, weil ein Mondflug (Mission C') als Apollo 8 eingeschoben wurde).
- Mission E: Test der Kombination aus Kommandomodul und Landefähre in einem erdfernen Orbit (Mission wurde gestrichen, Mannschaft übernahm die Mission C').
- Mission F: Test der Kombination aus Kommandomodul und Landefähre in einem Mondorbit (durchgeführt mit Apollo 10).
- Mission G: Erste Landung auf dem Mond (durchgeführt mit Apollo 11). Die mit Apollo 8 durchgeführte erste Mondumkreisung, Weihnachten 1968, war von der NASA eigentlich nicht vorgesehen und mit der Bezeichnung Mission C' zwischen die Missionen C und D eingeschoben. Zusätzlich wurden die Missionen H, I und J geplant:
- Mission H: Landung auf dem Mond mit erweiterten wissenschaftlichen Experimenten (durchgeführt mit Apollo 12. Apollo 13 nicht erfolgreich).
- Mission I: Landung auf dem Mond mit erweiterten wissenschaftlichen Experimenten (durchgeführt mit Apollo 14, eine weitere Mission wurde gestrichen).
- Mission J: Landung auf dem Mond mit erweiterten wissenschaftlichen Experimenten und dem Mondrover (durchgeführt mit Apollo 15, Apollo 16 und Apollo 17).

Wettlauf der Systeme

Durch den Start des Sputniks im Jahre 1957, die erste unbemannte harte Mondlandung 1959 durch Lunik-2 und den ersten bemannten Raumflug von Juri Gagarin 1961 war die Sowjetunion zu Beginn des Raumfahrtzeitalters zur führenden Raumfahrtnation aufgestiegen. Die US-Amerikaner suchten nach einem Gebiet der Raumfahrt, auf dem sie die Sowjetunion schlagen könnten. Die bemannte Mondlandung wurde dafür als geeignet angesehen. Am 25. Mai 1961, nur eineinhalb Monate nach dem Start von Juri Gagarin, hielt Präsident John F. Kennedy vor dem amerikanischen Kongress seine berühmte Rede, in der er das Ziel vorgab, noch im gleichen Jahrzehnt einen Menschen zum Mond und wieder zurückbringen zu lassen. Mit den folgenden Worten fiel der Startschuss für das Apollo-Projekt: :I believe that this nation should commit itself to achieving the goal, before this decade is out, of landing a man on the moon and returning him safely to the earth. No single space project in this period will be more impressive to mankind, or more important for the long-range exploration of space; and none will be so difficult or expensive to accomplish. :(Ich glaube, dass dieses Land sich dem Ziel widmen sollte, noch vor Ende dieses Jahrzehnts einen Menschen auf dem Mond landen zu lassen und ihn wieder sicher zur Erde zurück zu bringen. Kein einziges Weltraumprojekt wird in dieser Zeitspanne die Menschheit mehr beeindrucken, oder wichtiger für die Erforschung des entfernteren Weltraums sein; und keines wird so schwierig oder kostspielig zu erreichen sein.) [http://spaceflight.nasa.gov/history/shuttle-mir/multimedia/video/v-003.mpg Videoausschnitt der Rede Kennedys] Obwohl ursprünglich noch weitere Starts geplant waren, wurde das Apollo-Projekt nach der sechsten erfolgreichen Mondlandung von Apollo 17 beendet. Für den bemannten Mondflug wurde die bis heute größte Rakete entwickelt. Sie erhielt den Namen Saturn V. Maßgeblichen Anteil an ihrer Entwicklung hatte der deutsch-amerikanische Raketenbauer Wernher von Braun, dessen Team die erste Stufe mit den gewaltigen F-1 Triebwerken entwickelte. Alle Starts dieser Rakete waren trotz ihrer großen Leistung und Komplexität erfolgreich, was durchaus beachtenswert ist, da die meisten übrigen Raketensysteme auch Fehlstarts zu verzeichnen haben. Als Vorbereitung auf die Mondlandung lief parallel zum Apollo-Projekt das Gemini-Projekt, mit dem Erfahrungen zu Rendezvous-Manövern im Weltall gesammelt werden sollten. Am 27. Januar 1967 erlitt das Apollo-Projekt einen schweren Rückschlag. Bei Bodentests verbrannten die drei Astronauten Virgil Grissom, Edward H. White und Roger B. Chaffee in ihrer Kapsel. Die Rakete war während dieser Tests nicht betankt. Die Kapsel war aber nicht mit gewöhnlicher Luft, sondern mit Sauerstoff bei vollem atmosphärischen Druck gefüllt. Dadurch wurde binnen weniger als einer Minute aus einem kleinen elektrischen Funken ein Feuer, das die Astronauten tötete. Umfangreiche Änderungen an der Mondkapsel waren die Folge. Dem Test wurde nachträglich die Bezeichnung Apollo 1 verliehen. Trotzdem konnte mit der erfolgreichen Mondlandung von Apollo 11 am 20. Juli 1969 das Ziel Kennedys termingerecht erreicht werden. Zeitgleich zum Apollo-Projekt arbeitete die Sowjetunion an einem umfangreichen Programm, das ebenfalls mit der Landung eines Menschen auf dem Mond enden sollte. Im Rahmen des Zond-Programms wurden modifizierte Sojus-Raumschiffe unbemannt zum Mond gestartet und nach einem Mondumlauf wieder zur Erde gebracht. Dies diente dem Test des Raumschiffs, das für einen bemannten Mondflug gedacht war. Die Zond-5 Kapsel umkreiste im September 1968 den Mond, kam jedoch bei der Rückkehr vom Kurs ab und wurde bei der Landung über dem Indischen Ozean gesprengt. Im Oktober 1970 wurde das Testprogramm mit Zond-8 beendet, von allen gestarteten Raumschiffen konnte nur Zond-7 erfolgreich zur Erde zurückkehren. Parallel arbeitete die Sowjetunion auch an einer Mondlandemission, die ähnlich dem Apollo mit einer superschweren Rakete gestartet werden sollte. Dafür wurde die N1-Rakete entwickelt, die jedoch bei allen vier Teststarts, die von 1969 bis 1972 erfolgten, versagte. Daraufhin und angesichts der Tatsache, dass die Amerikaner bereits erfolgreich auf dem Mond gelandet sind, gab die Sowjetunion das bemannte Mondprogramm auf und leugnete auch, jemals eins gehabt zu haben. Erst Anfang der 1990ern sind Informationen über dieses Programm und die N1-Rakete an die Öffentlichkeit gekommen. Für weitere Einzelheiten siehe den Hauptartikel Sowjetisches Mondprogramm.

Die Mondlandung(en)

Im Rahmen des Apollo-Programms wurden insgesamt sechs Mondlandungen durchgeführt. Harrison H. Schmitt - Mondfährenpilot von Apollo 17 - stellte als bislang letzter Mensch am 12. Dezember 1972 seinen Fuß auf den Mondboden. Eugene Cernan - Kommandant von Apollo 17 - ist bislang der letzte Mensch, der auf dem Mond war, indem er als letzter in die Mondfähre einstieg. Im Rahmen der Mission Apollo 11 landeten am 20. Juli 1969 um 21:17 Uhr (MEZ) die ersten beiden Menschen, Neil Armstrong und Edwin E. "Buzz" Aldrin auf dem Mond. Sechs Stunden später, am 21. Juli um 03:56:20 Uhr MEZ, betrat Neil Armstrong als erster Mensch den Mond. Dabei sprach er den berühmt gewordenen Satz: Zitat: That's one small step for man, [but] one giant leap for mankind. ()
(deutsch: "Dies ist ein kleiner Schritt für einen Menschen, aber ein großer Sprung für die Menschheit.") :Das 'a' vor 'man' wurde in späteren Texten hinzugefügt, um den Sinn zu erhalten. Im Funkverkehr war es nicht zu hören gewesen. Armstrong wurde später danach befragt, ob er es tatsächlich nicht gesagt habe, aber er konnte sich nicht mehr daran erinnern. Daher bleibt es ungeklärt, ob es durch Störungen im Funkverkehr verloren gegangen ist, oder ob Armstrong dies tatsächlich so gesagt hat. Der dritte Astronaut, Michael Collins, umkreiste im Apollo-Mutterschiff den Erdtrabanten bis zur Rückkehr der Landeeinheit Eagle.

Die "erfolgreiche" Odyssee von Apollo 13

Als Routineflug gestartet, und von der Öffentlichkeit kaum wahrgenommen, starteten mit der Mission Apollo 13 am 11. April 1970 James A. Lovell, John L. Swigert und Fred W. Haise. Erst als auf dem Weg zum Mond ein Sauerstofftank explodierte und damit das Leben der drei Insassen des Apollo-Raumschiffs stark gefährdet war, wurde die gesamte Weltöffentlichkeit auf die Mission aufmerksam. Die Astronauten mussten auf die Mondlandung verzichten und konnten sich dadurch retten, dass sie das Lunar Module als "Rettungsboot" zweckentfremdeten. Der einzige Weg zurück zur Erde führte jedoch zuerst zum Mond, bei dem durch ein Swing-by Manöver das Raumschiff wieder Richtung Erde beschleunigt wurde. Nach Absprengen des Servicemodules kurz vor dem Wiedereintritt in die Erdatmosphäre wurde erst das gesamte Ausmaß der Havarie deutlich; man geht davon aus, dass der Sauerstofftank der Brennstoffzellen explodiert war. Trotz der gescheiterten Mondlandung wird Apollo 13 dennoch als Erfolg gewertet, weil es erstmals gelungen war, Astronauten aus einer katastrophalen Raumnotlage lebend zur Erde zurückzubringen. Nach für die Astronauten und die Bodenmannschaften sehr anstrengenden fünf Tagen gelang (nach einer Mondumrundung ohne Landung) am 17. April 1970 die Landung im Pazifik. Die Geschichte von Apollo 13 wurde verfilmt.

Typischer Apollo-Missionsverlauf

- Start in Cape Canaveral
- Abtrennung der 1. Stufe in ca. 56 km Höhe (Geschwindigkeit ca. 10.000 km/h - Mach 8)
- Zündung der 2. Stufe in der hohen Stratosphäre und kurz darauf Abtrennung des Rettungsturms
- Abtrennung der 2. Stufe in ca. 185 km Höhe (Geschwindigkeit ca. 24.000 km/h)
- Zündung der 3. Stufe, Einschwenken in eine nahe Erdumlaufbahn (Geschwindigkeit ca. 28.000 km/h), Abschalten der 3. Stufe
- Neuzündung der 3. Stufe, (TLI - Trans Lunar Injection) Ausdehnung des Orbits bis zum Mond (im Gegensatz zu einer häufigen Annahme keine Überschreitung der Fluchtgeschwindigkeit und Erdflucht (Apollo 8 erreichte 10,822 km/s - ca. 39.000 km/h [http://history.nasa.gov/ap08fj/02earth_orbit_tli.htm]) - auch auf dem Mond befindet man sich immer noch in einem Erdorbit).
- Abwurf des Stufenadapters, Trennung des Mutterschiffes von der 3. Stufe, Ankoppeln und Herausziehen des Lunar Module (Mondlandefähre) aus seiner Parkbucht, Flug zum Mond
- Zündung des Triebwerkes des Service-Modules (LOI - Lunar Orbit Insertion), Einschwenken in den Mondorbit
- Umstieg von 2 Astronauten in das Lunar Module, 1 Astronaut bleibt als Pilot im Mutterschiff zurück
- Abkoppeln des Lunar Moduls, Zündung des Landetriebwerks, Abstieg zur Mondoberfläche und Landung
- Durchführen diverser EVAs (Extra Vehicular Activity) durch die Astronauten
- Rückstart von der Mondoberfläche, Aufstieg in den Mondorbit. Die Landestufe bleibt zurück
- Ankoppeln an das Mutterschiff, Umstieg der Astronauten, Abwurf der LM-Aufstiegsstufe
- Zündung des Triebwerkes des Service Modules, (TEI - Trans Earth Injection) Verlassen des Mondorbits und Rückkehr zur Erde
- EVA zum Bergen der Filme aus dem Service Modul
- Abwurf des Service Modules, Ausrichten der Apollo-Kapsel für den Wiedereintritt
- Auslösen der Hauptfallschirme, Wasserung im Landegebiet
- Bergung durch einen Flugzeugträger

Apollo-Missionen

Kurz nach der erfolgreichen Mondlandung von Apollo 11 veröffentlichte die NASA die weitere Planung, die bis Ende 1972 neun weitere Apolloflüge vorsah. Doch bereits im Januar 1970, noch vor der Verzögerung durch die Panne von Apollo 13, wurde Apollo 20 aus Kostengründen gestrichen. Im September 1970 folgten Apollo 15 und Apollo 19, die verbleibenden Flüge Apollo 16, Apollo 17 und Apollo 18 wurden mit Apollo 15, Apollo 16 und Apollo 17 neu nummeriert. Die nach dem Abschluss der Mondflüge noch vorhandenen Apollokapseln und Saturnraketen wurden für das Skylab-Projekt 1973/74 und das Apollo-Sojus-Projekt 1975 verwendet.

Mondlandungslüge

Wie bei fast allen Ereignissen von so großer Tragweite, sind auch die Mondlandungen das Objekt zahlreicher Verschwörungstheorien. Von den meisten Anhängern dieser Theorien wird bezweifelt, dass es überhaupt zu einer Mondlandung in den Jahren 1969 bis 1972 gekommen ist. Vielfach wird in diesem Falle von einer Mondlandungslüge oder einer Mondlandungs-NASA-Verschwörung gesprochen.

Literatur

Die Texte sind englischsprachig. Deutschsprachige Literatur ist entsprechend gekennzeichnet.

Apollo-Mission-Reports

- Robert Godwin, Apollo 11 with DVD, Apogee Books, 2002, ISBN 1896522858
- Robert Godwin, Apollo 17: The NASA Mission Reports, Apogee Books, 2002, ISBN 1896522599 (Buch & CD)
- Robert Godwin, Apollo 16: The NASA Mission Reports, Apogee Books, 2002, ISBN 1896522580 (Buch & CD)
- Robert Godwin, Apollo 15: The NASA Mission Reports, Volume One, Apogee Books, 2001, ISBN 1896522572 (Buch & CD)
- Robert Godwin, Apollo 14: The NASA Mission Reports, Apogee Books, 2001, ISBN 1896522564 (Buch & CD)
- Robert Godwin, Apollo 13: The NASA Mission Reports, Apogee Books, 2000, ISBN 1896522556 (Buch & CD)
- Robert Godwin, Apollo 12: The NASA Mission Reports, Apogee Books, 1999, ISBN 1896522548 (Buch & CD)
- Robert Godwin, Apollo 11: The NASA Mission Reports, Apogee Books, 1999, ISBN 1896522491 (Buch & CD)
- Robert Godwin, Apollo 10: The NASA Mission Reports, Apogee Books, 2000, ISBN 1896522688 (Buch & CD)
- Robert Godwin, Apollo 9: The NASA Mission Reports, Apogee Books, 1999, ISBN 1896522513 (Buch & CD)
- Robert Godwin, Apollo 8: The NASA Mission Reports, Apogee Books, 2000, ISBN 1896522661 (Buch & CD)
- Robert Godwin, Apollo 7: The NASA Mission Reports, Apogee Books, 2000, ISBN 1896522645 (Buch & CD)

Allgemein

- Andrew Chaikin, A Man on the Moon, Penguin Books 1995, ISBN 0140272011
- David M. Harland, Exploring the Moon, Springer, 1999, ISBN 1852330996
- Gene Kranz, Failure is not an option, Berkley Books 2001, ISBN 0425179877
- Chris Kraft, Flight: My Life in Mission Control, Penguin Putnam, 2002, ISBN 0452283043
- Diverse, The Secret of Apollo: Systems Management in American and European Space Programs, Johns Hopkins University Press, 2002, ISBN 080186898X
- Diverse, Taking Science to the Moon: Lunar Experiments and the Apollo Program, Johns Hopkins University Press, 2001, ISBN 0801865999
- Jesco von Puttkamer, Apollo 11, Wir sehen die Erde, Herbig, 2001, ISBN 3776670568 (deutsch)
- Jim Lovell, Apollo 13, Langenscheidt-Longman, 2001, ISBN 3526451842 (deutsch)
- Moon Lander, How We Developed the Apollo Lunar Module, Smithsonian Books, 2001, ISBN 156098998X
- Eugene Cernan, The Last Man on the Moon, Griffin, 2000, ISBN 0312263511
- James E. Webb, Powering Apollo, Johns Hopkins University Press, 2000, ISBN 0801862051

DVDs

- From The Earth To The Moon, 1998
- For All Mankind - Criterion Collection, 1989

Siehe auch

- Apollo-Raumschiff
- Raumfahrt
- Geschichte der Raumfahrt
- Katastrophen der Raumfahrt
- Mercury-Programm
- Gemini-Projekt
- Sowjetisches Mondprogramm
- Luna-Programm
- Skylab
- 100 Wörter des 20. Jahrhunderts
- Mondlandungslüge
- Bemannter Mondflug nach Apollo
- Wettlauf ins All

Weblinks

- Der berühmte Satz von Neil Armstrong im Original ist [http://science.ksc.nasa.gov/history/apollo/apollo-11/sounds/a11step.wav hier]als wav-Datei (260 kb) zu hören
- [http://history.nasa.gov/alsj/frame.html Apollo Lunar Surface Journal] - Alle Landemissionen ausführlich beschrieben und ein sehr umfangreiches Multimedia-Angebot (englisch)
- [http://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/lunar/apollo.html NASA: The Apollo Program] (englisch)
- [http://www.nasm.si.edu/collections/imagery/apollo/apollo.htm Smithsonian: The Apollo Program] (englisch)
- [http://history.nasa.gov/SP-4029/SP-4029.htm NASA: Apollo By The Numbers] - Umfangreiche Listen und Statistiken (englisch)
- [http://www.spaceflight.nasa.gov/history/apollo/index.html NASA: Apollo-Programm] (englisch)
- [http://www.spaceflight.nasa.gov/history/apollo/lunarlanding.html NASA: Mondkarte mit Landeplätzen] (englisch)
- [http://www.apolloarchive.com/ Viele Details / Ton,- Videomitschnitte] (englisch)
- [http://www.lpi.usra.edu/research/apollo/catalog/70mm/ Tausende, erst 2004 veröffentlichte Fotos der Apollo-Missionen] (englisch)
- [http://www.extrasolar-planets.com/raumfahrt/apollo.php extrasolar-planets.com - Apollo Programm] (deutsch)
- [http://www.apollo-projekt.de Apollo-Projekt.de] (deutsch)
- [http://www.apolloprojekt.de Apolloprojekt.de] (deutsch)
- [http://www.raumfahrer.net/raumfahrt/mondlandung/home.shtml Raumfahrer.net: Mondlandung] (deutsch)
- [http://www.erkenntnishorizont.de/raumfahrt/rueckstoss/lunarmodule.c.php?screen=800 Schon mal eine Mondlandefähre gesteuert? / Online-Mondlandungs-Simulator] (deutsch)
- [http://spaceflight1.nasa.gov/gallery/images/apollo/index.html Photos der NASA zum Apollo Programm] (bemerkenswert: sehr hohe Auflösung) !Apolloprogramm ja:アポロ計画 ko:아폴로 계획

Mond

Der Erdmond (lateinisch Luna), der meist nur Mond genannt wird, ist der einzige natürliche Trabant der Erde. Von ihr abgesehen ist er der einzige Himmelskörper, der bisher von Menschen betreten wurde, und damit auch der am besten erforschte. Trotzdem birgt er noch viele Geheimnisse, etwa zu seiner Entstehung und manchen Geländeformen. Die spätere Entwicklung und sein innerer Aufbau sind jedoch seit einigen Jahren weitgehend geklärt. Das Zeichen des Mondes ist eine Mondsichel: Gelände

Bahn und Rotation des Mondes

Scheinbare Bewegung von der Erde aus gesehen

Von der (rotierenden) Erdoberfläche aus betrachtet, umkreist der Mond die Erde von Osten nach Westen auf einer Bahn, die um 5,1 Grad gegen die Sonnenbahn geneigt ist. Seine scheinbare Bewegung ähnelt damit der der Sonne; sie dauert etwa 24 Stunden und 50 Minuten. Der Zeitpunkt des Mondauf- und -untergangs ist damit jeden Tag etwa 50 Minuten später. In 29 Tagen geht der Mond 28 Mal auf. Für einen Beobachter auf der Nordhalbkugel steht der Mond (wie auch die Sonne) an seinem höchsten Bahnpunkt im Süden, für einen Beobachter auf der Südhalbkugel im Norden (und die sichtbaren Oberflächenstrukturen erscheinen im Vergleich zur Nordhalbkugel auf den Kopf gestellt, wie man beispielsweise bei den in Neuseeland gedrehten „Der Herr der Ringe“-Filmen in einigen Szenen gut sehen kann). In Äquatornähe kann man den Mond an seinem höchsten Punkt im Zenit sehen.

Mondbahn

Die Bahn des Mondes um die Erde ist eine Ellipse der numerischen Exzentrizität 0,055; das heißt, die größte und die kleinste Entfernung vom Zentrum weicht jeweils um 5,5 Prozent von einer wirklichen Kreisbahn ab. Der mittlere Bahnradius – die große Halbachse – misst 384.400 Kilometer. Den erdnächsten Punkt der Bahn nennt man Perigäum. Er befindet sich 356.410 km vom Erdmittelpunkt entfernt. Der erdfernste Punkt heißt Apogäum und ist 406.740 km vom Erdmittelpunkt entfernt. Die Durchgänge des Mondes durch die Bahnebene der Erde (die Ekliptik) nennt man Mondknoten, wobei der aufsteigende Knoten den Eintritt in die Nord-, der absteigende den in die Südhemisphäre beschreibt. Der Mond umläuft zusammen mit der Erde die Sonne, durch die Bewegung um die Erde pendelt der Mond jedoch um eine gemeinsame Ellipsenbahn. Die Variation der Gravitation während dieser Pendelbewegung führt zusammen mit geringeren Störungen durch die anderen Planeten zu Abweichungen von einer exakten Keplerellipse um die Erde.
- Das Perigäum umläuft die Erde direkt mit einer Periode von 8,85 Jahren.
- Die Mondknoten umlaufen die Erde aufgrund einer Präzessionsbewegung retrograd, also gegen die Umlaufrichtung des Mondes, mit einer Periode von 18,61 Jahren. Sie bewirken daher eine schwache Modulation der Erdpräzession mit eben dieser Periode, die als Nutation bezeichnet wird.

Bahnperiode

Die Dauer eines Bahnumlaufs des Mondes (Monat) kann man nach verschiedenen Kriterien festlegen, die jeweils unterschiedliche Aspekte abdecken.
- Nach einem siderischen Monat (27,32 d) nimmt der Mond wieder die gleiche Stellung zu den Fixsternen ein (von der Erde aus beobachtet).
- Nach einem synodischen Monat (29,53 d; Periode der Mondphasen) erreicht der Mond wieder die gleiche Stellung zur Sonne (von der Erde aus beobachtet).
- Einen drakonitischen Monat (27,2122 d) benötigt er, um wieder durch den gleichen Knoten seiner Bahn zu laufen; er ist wichtig für die Sonnen- und Mondfinsternisse.
- Einen anomalistischen Monat (27,555 d) benötigt der Mond von einem Perigäumdurchgang zum nächsten.

Mondphasen

Das Aussehen des Mondes variiert im Laufe seines Bahnumlaufs und durchläuft die Mondphasen Mondphase
- Neumond – der Mond steht zwischen der Sonne und der Erde
- zunehmender Mond (abends sichtbar)
- Vollmond – die Erde steht zwischen der Sonne und dem Mond
- abnehmender Mond (morgens sichtbar) right Die nicht von der Sonne beleuchteten Teile der erdzugewandten Mondseite sind dabei nie völlig dunkel, sondern werden durch das Erdlicht – den Widerschein der Erdoberfläche und der Erdatmosphäre – indirekt ein wenig aufgehellt. Diese Aufhellung wird auch als aschgraues Mondlicht bezeichnet und ist am besten bei schmaler Mondsichel zu sehen. Seine Ursache wurde schon von Leonardo da Vinci richtig erkannt. Mit einem Fernglas selbst geringer Vergrößerung sind in dem Erdschein sogar Einzelheiten erkennbar, denn aufgrund des größeren Durchmessers und des höheren Rückstrahlungsvermögens der Erde ist die „Vollerde“ rund 50 mal so hell wie der Vollmond. Messungen des aschgrauen Mondlichts erlauben Rückschlüsse auf Veränderungen der Erdalbedo.

Mondrotation

Durch die Gezeitenwirkung, die durch die Gravitation der Erde entsteht, hat der Mond seine Rotation der Umlaufzeit (siderischer Monat) angepasst (gebundene Rotation), das heißt bei einem Umlauf dreht er sich im gleichen Drehsinn einmal um die eigene Achse. Daher ist von der Erde aus immer dieselbe Seite zu sehen. Die Rückseite des Mondes konnte 1959 erstmals durch Raumsonden beobachtet werden. Wegen der gebundenen Rotation würde ein Beobachter auf dem Mond die Erde immer an der selben Stelle des Himmels sehen (abgesehen von leichten Schwankungen, die durch Librationen verursacht sind). Die Erde geht also niemals „auf“ oder „unter“. Ein Beobachter auf der Mondrückseite kann die Erde dagegen niemals sehen. Wegen des Fehlens einer richtigen Atmosphäre ist der Mondhimmel nicht farbig, sondern schwarz. Sterne kann man jedoch auch auf dem Mond nur nachts sehen, oder wenn man die Augen gegen die Umgebung abschirmt, denn die Lichtempfindlichkeit des menschlichen Auges stellt sich auf die hell leuchtende Mondoberfläche ein und kann die Sterne nicht mehr wahrnehmen. Die Erde erscheint als bläuliche Scheibe, fast viermal größer als der Mond von der Erde aus. Sie rotiert (in knapp 24 Stunden) und durchläuft Phasen, die den Mondphasen entsprechen und diesen entgegengesetzt sind. Bei Neumond herrscht „Vollerde“ und bei Vollmond „Neuerde“. Die Sonne wandert vom Mond aus gesehen sehr langsam über den Sternenhimmel. Von Sonnenaufgang bis zum Höchststand der Sonne dauert es eine Woche, und von dort eine weitere Woche bis zum Sonnenuntergang, worauf eine 14-tägige Nacht folgt. Ein Tag-Nacht-Zyklus auf dem Mond dauert somit einen Monat.

Finsternisse

Verfinsterungen zwischen Sonne, Mond und Erde treten auf, wenn die drei Himmelskörper auf einer Linie liegen, das heißt, nur bei Vollmond oder Neumond, und wenn sich der Mond in einem der zwei Mondknoten befindet. Das passiert nur zwei mal pro Jahr.

Mondfinsternis

Verfinsterung Bei einer Mondfinsternis, die nur bei Vollmond auftreten kann, steht die Erde zwischen Sonne und Mond. Sie kann auf der gesamten Nachtseite der Erde beobachtet werden und dauert maximal 3 Stunden 40 Minuten. Man unterscheidet
- totale Mondfinsternis, bei welcher der Mond völlig in den Erdschatten wandert. Die Totalität dauert höchstens 100 Minuten. Betrachtet man die geometrischen Verhältnisse bei einer totalen Mondfinsternis, so sollte der Mond im Kernschatten der Erde liegen, der sich theoretisch knapp 1,4 Millionen Kilometer in den Raum erstrecken sollte, tatsächlich aber wegen der starken Streuung durch die Erdatmosphäre nur etwa 250.000 Kilometer weit reicht. Der Mond wird deshalb auch bei totalen Finsternissen nicht völlig verdunkelt. Da die Erdatmosphäre die blauen Anteile des Sonnenlichts stärker streut als die roten, erscheint der Mond bei totalen Finsternissen als dunkle rotbraune Scheibe; daher auch die gelegentliche Bezeichnung "Blutmond".
- partielle Mondfinsternis, bei der nur ein Teil des Mondes von der Erde abgeschattet wird, das heißt ein Teil des Mondes bleibt während des gesamten Verlaufs der Finsternis sichtbar.
- Halbschattenfinsternis, bei welcher der Mond nur (ganz oder teilweise) in den Halbschatten der Erde eintaucht. Halbschattenfinsternisse sind ziemlich unauffällig; es zeigt sich lediglich eine leichte Vergrauung derjenigen Mondseite, die dem Kernschatten der Erde am nächsten ist. Vom Mond aus gesehen stellt sich eine Mondfinsternis als Sonnenfinsternis dar. Dabei verschwindet die Sonne hinter der schwarzen Erdscheibe. Bei einer totalen Mondfinsternis herrscht auf der ganzen Mondvorderseite totale Sonnenfinsternis, bei einer partiellen Mondfinsternis ist die Sonnenfinsternis auf dem Mond nur in einigen Gebieten total, und bei einer Halbschatten-Mondfinsternis herrscht auf dem Mond partielle Sonnenfinsternis. Ringförmige Sonnenfinsternisse gibt es auf dem Mond wegen des im Verhältnis zur Sonne viel größeren scheinbaren Durchmessers der Erdscheibe nicht; lediglich durch die beschriebene Lichtstreuung in der Erdatmosphäre wird der Rand der schwarzen Scheibe zu einem kupferrot schimmernden Ring, der dem Mond die entsprechende Farbe verleiht.

Sonnenfinsternis

Erdatmosphäre]] Bei einer Sonnenfinsternis, die nur bei Neumond auftreten kann, steht der Mond zwischen Sonne und Erde. Sie kann nur in den Gegenden beobachtet werden, die den Kern- oder Halbschatten des Mondes durchlaufen; diese Gegenden stellen sich meist als lange, aber recht schmale Streifen auf der Erdoberfläche dar. Man unterscheidet:
- totale Sonnenfinsternis, bei der der Mond die Sonnenscheibe einige Minuten lang vollständig bedeckt und die Erde den Kernschatten (Umbra) des Mondes durchläuft;
- partielle Sonnenfinsternis, bei welcher der Mond die Sonnenscheibe nicht vollständig bedeckt; der Beobachter befindet sich dabei im Halbschatten (Penumbra) des Mondes;
- ringförmige Sonnenfinsternis, wenn der Mond durch zu große Erdferne die Sonnenscheibe nicht ganz abdeckt (siehe auch: Durchgang).

Sarosperiode

Bereits den Chaldäern war (um ca. 1000 v. Chr. ?) bekannt, dass sich Finsternisse nach einem Zeitraum von 18 Jahren und 11 Tagen, der Sarosperiode, wiederholen. Nach 223 synodischen bzw. 242 drakonitischen Monaten (von lat. draco, Drache, altes astrologisches Symbol für die Mondknoten, da man dort einen mond- und sonnenfressenden Drachen vermutete) besteht wieder fast die selbe Stellung von Sonne, Erde und Mond zueinander, so dass sich eine Finsternisstellung nach 18 Jahren und 11,33 Tagen erneut ergibt. Die Ursache dieser Periode liegt darin begründet, dass bei einer Finsternis sowohl die Sonne als auch der Mond nahe der Knoten der Mondbahn liegen müssen, welche in 18 Jahren einmal um die Erde laufen. Thales hat diese Periode, die er bei einer Orientreise kennenlernte, für seine Finsternisprognose 585 v. Chr. benutzt. Durch sie konnten die Griechen die militärisch überlegenen Perser besiegen. Da die Übereinstimmung der 223/242 Monate nicht exakt ist, reißt die Sarosperiode etwa alle 1.300 Jahre ab und eine neue beginnt, in der sich die vorigen Finsternisse nicht mehr wiederholen.

Selenologie und Selenografie

Perser Die Selenologie oder „Geologie des Mondes“ beschäftigt sich mit seiner Entstehung, seinem Aufbau und seiner Entwicklung sowie mit der Entstehung der beobachteten Strukturen und der dafür verantwortlichen Prozesse, während die Aufgabe der Selenografie in der Erstellung von Mondkarten besteht.

Eigenschaften und Entwicklung des Mondes

Hauptartikel: Entstehung des Mondes Der Mond hat einen Durchmesser von 3.476 km und weist mit 3,345 g/cm³ eine geringere Dichte als die Erde auf. Aufgrund seines im Vergleich zu anderen Planeten recht großen Größenverhältnisses zur Erde bezeichnet man Erde und Mond deshalb gelegentlich auch als Doppelplanet. Seine im Vergleich zur Erde geringe mittlere Dichte blieb auch lange ungeklärt und sorgte für zahlreiche Theorien zur Entstehung des Mondes. Das heute weithin anerkannte Modell zur Entstehung des Mondes besagt, dass vor etwa 4,5 Milliarden Jahren ein Himmelskörper von der Größe des Mars nahezu streifend mit der Erde kollidierte. Dabei wurde viel Materie, vorwiegend aus der Erdkruste und dem Mantel des einschlagenden Körpers, in eine Erdumlaufbahn geschleudert, ballte sich dort zusammen und formte schließlich den Mond. Nach aktuellen Simulationen bildete sich der Mond in einer Entfernung von rund drei bis fünf Erdradien, also in einer Höhe zwischen 20.000 und 30.000 Kilometern. Durch den Zusammenstoß und die freiwerdende Gravitationsenergie bei der Bildung des Mondes wurde dieser aufgeschmolzen und vollständig von einem Ozean aus Magma bedeckt. Im Laufe der Abkühlung bildete sich eine Kruste aus den leichteren Mineralen aus, die noch heute in den Hochländern vorzufinden sind. Auf der Erde wird der Pazifik teilweise als Überrest dieses Ereignisses betrachtet. Die „junge“ Mondkruste wurde bei größeren Einschlägen immer wieder durchschlagen, so dass aus dem Mantel neue Lava in die entstehenden Krater nachfließen konnte. Es bildeten sich die Maria, die erst einige hundert Millionen Jahre später vollständig erkalteten. Das sog. „Große Bombardement“ endete erst vor 3,8 bis 3,2 Milliarden Jahren, nachdem die Anzahl der Meteoriteneinschläge vor etwa 3,9 Milliarden Jahren deutlich zurückgegangen war. Danach ist keine starke vulkanische Aktivität nachweisbar, doch konnten einige Astronomen vereinzelte Leuchterscheinungen beobachten. Im November 2005 konnte ein [http://idw-online.de/pages/de/news138356 internationales Forscherteam] der ETH Zürich sowie der Universitäten Münster, Köln und Oxford erstmals die Geburtsstunde des Mondes präzise datieren. Dafür nutzten die Wissenschaftler eine Analyse des Isotops Wolfram-182 und berechneten das Alter des Mondes auf (4.527 ± 10) Millionen Jahre.

Innerer Aufbau des Mondes

Wolfram Wolfram Unser Wissen über den Aufbau des Mondes beruht im Wesentlichen auf den Daten der vier von den Apollo-Missionen zurückgelassenen Seismometer, die diverse Mondbeben und Erschütterungen durch Meteoriteneinschläge aufzeichneten, sowie den Kartierungen der Oberfläche, des Gravitationsfeldes und der mineralischen Zusammensetzung durch die Clementine- und die Lunar Prospector-Mission. Der Mond besitzt eine 70 (an der Mondvorderseite) bis 150 km (Rückseite) dicke Kruste, die von einer mehrere Meter dicken Regolithschicht bedeckt ist. Darunter liegt ein fester Mantel aus Basaltgesteinen. Es gibt Anzeichen für eine Unstetigkeitsfläche in 500 Kilometer Tiefe, an der ein Wechsel der Gesteinszusammensetzung vorliegen könnte. Der 200 bis 400 Kilometer große eisenhaltige Kern dürfte Temperaturen um 1.600 Grad Celsius aufweisen. Die gebundene Rotation des Mondes hat auch Einflüsse auf Form und inneren Aufbau. Der Mond ist in Richtung Erde lang gezogen und sein Massenschwerpunkt liegt etwa 2 Kilometer näher zur Erde als sein geometrischer Mittelpunkt.

Mondbeben

eisen Die zurückgelassenen Seismometer der Apollomissionen registrieren etwa 500 Mondbeben pro Jahr. Die Beben sind im Vergleich zu irdischen Beben sehr schwach, das stärkste erreichte eine Stärke von knapp 5 auf der Richterskala, die meisten liegen aber bei einer Stärke von 2. Die seismischen Wellen der Beben können ein bis vier Stunden lang verfolgt werden, sie werden im Mondinneren also nur sehr schwach gedämpft. Mehr als die Hälfte der Beben entstehen in einer Tiefe von 800 bis 1.000 Kilometer und weisen Häufigkeitsspitzen beim Apogäum- und Perigäum-Durchgang auf, das heißt alle 14 Tage. Auch sind Beben aus der oberflächennahen Region des Mondes bekannt. Die Ursache liegt darin, dass sich der Aufbau des Mondes dem Mittelwert der durch die Erde verursachten Gravitation angepasst hat. Durch die Beben werden die inneren Spannungen abgebaut, die am erdnächsten und erdfernsten Punkt der Mondbahn ihr Maximum erreichen. Der Ursprung der Beben verteilt sich nicht gleichmäßig über eine komplette Mantelschale, sondern die meisten Beben entstehen an nur etwa 100 Stellen, die jeweils nur wenige Kilometer groß sind. Der Grund für diese Konzentration ist noch nicht bekannt.

Mascons

Mascon Durch ungewöhnliche Einflüsse auf die Bahnen der Lunar-Orbiter-Missionen erhielt man Ende der 1960er erste Hinweise auf Schwereanomalien, die man Mascons (Mass concentrations, Massenkonzentrationen) nannte. Durch Lunar Prospector wurden diese Anomalien näher untersucht, sie befinden sich meist im Zentrum der Krater und sind vermutlich durch die Einschläge entstanden. Möglicherweise handelt es sich um die eisenreichen Kerne der Impaktoren, die aufgrund der fortschreitenden Abkühlung des Mondes nicht mehr bis zum Kern absinken konnten. Nach einer anderen Theorie könnte es sich um Lavablasen handeln, die als Folge eines Einschlags aus dem Mantel aufgestiegen sind.

Mondoberfläche

Die Oberfläche des Mondes ist nahezu vollständig von einer trockenen, aschgrauen Staubschicht, dem Regolith, bedeckt, der scheinbare „Silberglanz“ wird einem irdischen Beobachter durch den Kontrast zum Nachthimmel nur vorgetäuscht – in Wirklichkeit hat der Mond sogar eine besonders geringe Albedo (Rückstrahlfähigkeit). Die Mondoberfläche zeigt Kettengebirge, Gräben und Rillen (Fossa), flache Dome und große Magma-Ebenen, jedoch keinerlei aktive Tektonik wie die Erde.

Regolith

Der Mond besitzt keine nennenswerte Atmosphäre, deshalb schlagen ständig Meteoriten jeder Größe ohne vorherige Abbremsung auf der Oberfläche ein und pulverisieren die Gesteine. Der durch diesen Prozess entstehende Regolith bedeckt bis auf die jungen Krater die gesamte Oberfläche mit einer mehrere Meter dicken Schicht, welche die Detailstruktur des Untergrundes verbirgt. Diese Deckschicht erschwert die Untersuchung der Strukturen und ihrer genauen Entstehungsgeschichte erheblich. Der Regolith entsteht im Wesentlichen aus dem normalen Oberflächenmaterial, aber er hat auch Beimengungen, die durch Einschläge an die jeweilige Position verfrachtet wurden. Obwohl er gemeinhin als Mondstaub bezeichnet wird, entspricht der Regolith eher einer Sandschicht. Die Korngröße reicht von Staubkorngröße direkt an der Oberfläche über Sandkörner wenig tiefer bis hin zu Steinen und Felsen, die erst später hinzukamen und noch nicht vollständig zermahlen sind. Ein weiterer wichtiger Bestandteil sind kleine glasige Erstarrungsprodukte von Einschlägen. An manchen Stellen besteht der Regolith fast zur Hälfte aus diesen Agglutinaten, das heißt Glaskügelchen, die wesentliche Bestandteile des normalen mineralischen Regoliths enthalten. Sie entstehen, wenn die geschmolzenen Impaktprodukte erst nach dem Auftreffen auf die Regolithschicht erstarren. Im Mondmeteoriten Dhofar 280, der im Jahr 2001 im Oman gefunden wurde, wurden neue Eisen-Silizium-Mineralphasen identifiziert. Eine dieser Mineralphasen (Fe₂Si), die damit erstmals in der Natur eindeutig nachgewiesen wurde, ist nach dem Forscher Bruce Hapke als Hapkeit benannt worden. Bruce Hapke hatte in den 1970ern die Entstehung derartiger Eisen-Verbindungen durch Weltraum-Erosion (engl. Space Weathering) vorhergesagt. Weltraum-Erosion ist für die zeitliche Veränderung speziell auch der optischen Eigenschaften (Reflexivität) der Oberfläche von atmosphärelosen Körpern verantwortlich. Der Mond hat kein nennenswertes Magnetfeld, d. h. die Teilchen des Sonnenwindes – vor allem Wasserstoff, Helium, Neon, Kohlenstoff und Stickstoff – treffen nahezu ungehindert auf der Mondoberfläche auf und werden im Regolith implantiert, ähnlich der Ionenimplantation, die in Wissenschaft und Technik angewandt wird. Auf diese Weise bildet der Mond-Regolith eine Art „Klima“-Archiv des Sonnenwindes, vergleichbar den Gletschern in Grönland und der Antarktis für das irdische Klima. Dazu kommt noch, dass die kosmische Strahlung etwa einen Meter tief in die Mondoberfläche eindringt und dort durch Kernreaktionen (hauptsächlich Spallationsreaktionen) neue Elemente gebildet werden. Folge davon ist, dass Gesteine des Mondregoliths z. B. bedeutend mehr Edelgase enthalten als irdische Gesteine oder auch als Meteoriten aus dem Asteroidengürtel. Insbesondere das ³He könnte eines Tages für Fusionskraftwerke sogar wirtschaftlich bedeutend werden. Da der Mondregolith durch Einschläge ab und zu umgewälzt wird, haben die einzelnen Bestandteile meist eine komplexe Bestrahlungsgeschichte hinter sich. Man kann jedoch durch radiometrische Datierungsmethoden für Mondproben oft herausfinden, zu welchem Zeitpunkt diese direkt oder nahe der Oberfläche waren und der kosmischen Strahlung und dem Sonnenwind ausgesetzt waren. Damit lassen sich Erkenntnisse über die kosmische Strahlung und den Sonnenwind zu diesen Zeitpunkten gewinnen.

Maria

Sonnenwind Die dunklen Tiefebenen der Mondvorderseite, die 16 Prozent der Mondoberfläche bedecken, hielt man früher für Meere. Sie werden deshalb nach Giovanni Riccioli als Maria (Singular Mare) bezeichnet. Sie bestehen aus 3,1 bis 3,8 Milliarden Jahre alten dunklen Basalten, weisen nur wenige Krater auf und sind von einer 2 bis 8 Meter dicken Regolithschicht bedeckt, die reich an Eisen und Magnesium ist. Sie sind vermutlich durch große Einschläge in der Frühphase des Mondes entstanden. Da in diesem Entwicklungsstadium der Mantel noch flüssig war, sind sie anschließend mit Lava aus dem Inneren vollgelaufen. (siehe auch: Liste der Maria des Erdmondes) Die Maria weisen, mit Ausnahme der Krater, nur sehr geringe Höhenunterschiede von maximal 100 Meter auf. Zu diesen Erhebungen gehören die Dorsa (Rücken), flache Aufwölbungen die sich über mehrere Dutzend Kilometer erstrecken.

Terrae

Die Hochländer wurden früher als Kontinente angesehen und werden deshalb als Terrae bezeichnet. Sie weisen deutlich mehr Krater als die Maria auf und werden von einer bis zu 15 Meter dicken Regolithschicht bedeckt, die reich an hellem aluminiumreichen Anorthosit ist. Sie sind selenologisch älter als die Maria, die untersuchten Gesteine wurden auf 3,8 bis etwa 4,5 Milliarden Jahre datiert und sind vermutlich die Reste der ursprünglichen Mondkruste. Aus der Samarium-Neodym-Isotopensystematik von mehreren Mond-Anorthositen konnte ein Kristallisationsalter von 4,456 ± 0,04 Milliarden Jahren für diese Gesteine bestimmt werden, was als Bildungsalter der ersten Kruste und als Beginn der Kristallisation des ursprünglichen Magmaozeans interpretiert wird. In den Hochländern gibt es mehrere Gebirge, die Höhen von etwa 10 Kilometern erreichen. Sie sind möglicherweise dadurch entstanden, dass der Mond infolge der Abkühlung geschrumpft ist und sich dadurch Faltengebirge aufwölbten. Nach einer anderen Erklärung könnte es sich um die Überreste von Kraterwällen handeln. Sie sind nach irdischen Gebirgen benannt worden, zum Beispiel Alpen, Apenninen, Kaukasus und Karpaten. (Siehe auch: Liste der Berge und Gebirge des Erdmondes)

Krater

Die Krater entstanden großteils durch Asteroiden-Einschläge (Impaktkrater) vor etwa 3 bis 4,5 Milliarden Jahren in der Frühzeit des Mondes. Der Nomenklatur von Riccioli folgend, werden sie vorzugsweise nach Astronomen, Philosophen und anderen Gelehrten benannt. Ihre Größen reichen von 2.240 km Durchmesser, wie im Fall des Südpol-Aitken-Beckens, bis hin zu Mikrokratern, die erst unter dem Mikroskop sichtbar werden. Mit irdischen Teleskopen kann man allein auf der Vorderseite mehr als 40.000 Krater mit Größen von mehr als 100 Meter unterscheiden, auf der Rückseite gibt es jedoch ein Vielfaches mehr. (Siehe auch: Liste der Krater des Erdmondes) Vulkanische Krater dürften sehr selten sein, doch werden vereinzelte Gasaustritte registriert.

Mondrillen

Auf der Mondoberfläche gibt es auch Rillenstrukturen (Rima), über deren Ursprung vor dem Apolloprogramm lange spekuliert wurde. Man unterscheidet
- gerade Rillen,
- bogenförmige Rillen und
- mäanderförmige Rillen. Seit den Untersuchungen der Hadley-Rille durch Apollo 15 geht man davon aus, dass es sich bei den mäanderförmigen Rillen um Lavakanäle handelt, die zum Teil „überdacht“ waren. Die Decken sind jedoch im Laufe der Mondentwicklung eingestürzt und zu Regolith zermahlen worden. Die Entstehungsgeschichte der anderen Rillenformen ist deutlich unsicherer, sie könnten aber als Risse in der erkaltenden Lava entstanden sein.

Rückseite des Mondes

Über die Rückseite des Mondes war vor den ersten Raumfahrtmissionen nichts bekannt, da sie von der Erde nicht sichtbar ist, erst Lunik 3 lieferte die ersten Bilder. Sie unterscheidet sich in mehreren Aspekten von der Vorderseite. Sie besteht fast nur aus Hochländern, hat aber deutlich mehr Krater, unter anderen das große Südpol-Aitken-Becken, ein 13 km tiefer Krater mit 2.240 km Durchmesser. Untersuchungen der Clementine-Mission und des Lunar Prospector legen die Vermutung nahe, dass hier ein sehr großer Einschlagkörper die Mondkruste durchstoßen und möglicherweise Mantelgesteine freigelegt hat. Die Mondkruste ist an der Mondrückseite mit 150 km gegenüber 70 km an der Vorderseite auch etwa doppelt so dick. Es gibt noch keine Erklärung für diese fundamentalen Unterschiede zwischen Vorder- und Rückseite des Mondes. Der oft verwendete Ausdruck „Dunkle Seite des Mondes“ (Dark Side of the Moon) für die Rückseite des Mondes ist im eigentlichen Wortsinn falsch, da die Rückseite im Laufe der Mondrotation sehr wohl von der Sonne beschienen wird.

Wasser

Der Mond ist ein extrem trockener Körper. In den Apollo-Proben kommt Wasser, im Gegensatz z. B. zu einigen chondritischen Meteoriten, nicht mal in Form hydratisierter Minerale vor. Man schätzt, dass die gesamte Wassermenge des Mondes nur etwa der Wassermenge des Zürichsees entspricht. Umso erstaunlicher ist es, dass das Nachbarobjekt, die Erde, der wasserreichste Körper des inneren Sonnensystems ist. Die Lunar-Prospector-Sonde hat Hinweise auf Wassereis in den Kratern der Polarregionen des Mondes gefunden; dieses Wasser könnte aus Kometenabstürzen stammen. Da die polaren Krater aufgrund der geringen Neigung der Mondachse gegen die Ekliptik niemals direkt von der Sonne bestrahlt werden, könnte es sein, dass dort noch im Regolith gebundenes Wassereis vorhanden ist. Der Versuch, durch den gezielten Absturz des Prospectors in einen dieser Polarkrater eindeutige Beweise zu erhalten, ist allerdings fehlgeschlagen. Es gibt bis heute keine zweifelsfreien Beweise.

Atmosphäre

Der Mond hat keine Atmosphäre im eigentlichen Sinn, sondern nur eine Exosphäre. Sie besteht zu etwa gleichen Teilen aus Helium, Neon, Wasserstoff sowie Argon und hat ihren Ursprung in eingefangenen Teilchen des Sonnenwindes. Ein sehr kleiner Teil entsteht auch durch Ausgasungen aus dem Mondinneren, wobei insbesondere ⁴⁰Ar, das durch Zerfall von ⁴⁰K im Mondinneren entsteht, von Bedeutung ist. Interessanterweise wird ein Teil dieses ⁴⁰Ar aber durch das im Sonnenwind mittransportierte Magnetfeld wieder auf die Mondoberfläche zurückgetrieben und in die oberste Staubpartikelschicht übernommen. Da ⁴⁰K früher häufiger war und damit mehr ⁴⁰Ar ausgaste, kann durch Messung des ⁴⁰Ar/³⁶Ar-Verhältnisses von Mondmaterial bestimmt werden, zu welcher Zeit es in der obersten Schicht des Mondregoliths lag. Es besteht ein Gleichgewicht zwischen den eingefangenen Atomen und dem Verlust durch temperaturbedingtes Entweichen.

Masse des Mondes

Die Bestimmung der Mondmasse stellt kein einfaches Problem dar, da sie sich nicht direkt aus dem Gravitationsgesetz ergibt. Umkreist ein Körper der Masse

m

ein Gravitationszentrum der Masse

M

im Abstand

r

der beiden Massenmittelpunkte, so gilt durch Gleichsetzung der Terme für die Zentripetal- und die Gravitationskraft :

m\omega^2 r = \frac

. Die Masse des umkreisenden Körpers hebt sich in dieser Gleichung heraus und es bleibt nur die Masse des umkreisten Körpers übrig. Daher lässt sich mit dieser Gleichung nur die Masse eines Planeten bestimmen, sofern dieser über einen Mond verfügt, der sich näherungsweise in einer Kreisbahn um den Planeten bewegt; dies gilt ebenso für Sterne, deren Masse über die sie umkreisenden Planeten bestimmt werden kann. Erde und Mond stellen ein Zweikörpersystem dar, beide Partner umkreisen ihren gemeinsamen Schwerpunkt

S

. Beim Zweikörpersystem aus Erde und Sonne fällt dieser Schwerpunkt praktisch mit dem Sonnenmittelpunkt zusammen, da die Sonne sehr viel massereicher als die Erde ist. Bei Erde und Mond ist der Massenunterschied jedoch nicht so groß, daher liegt ihr gemeinsamer Schwerpunkt nicht im Zentrum der Erde, sondern deutlich davon entfernt (aber immer noch unter der Oberfläche). Wir bezeichnen nun

r_1

als den Abstand des Erdmittelpunktes zum Schwerpunkt

S

und

r_2

als den Abstand des Mondmittelpunktes von demselben. Da Erde und Mond sich beide um

S

drehen, gilt für beide Himmelskörper die gleiche Winkelgeschwindigkeit

\omega

. Damit unterliegen Erde und Mond jeweils der Zentripetalkraft :

M\omega^2 r_1

beziehungsweise

m\omega^2 r_2

. Die zwischen beiden Himmelskörpern wirkende Gravitationskraft ergibt sich mit dem Gravitationsgesetz zu :

\frac

Durch Gleichsetzen der Terme für Zentripetal- und Gravitationskraft erhalten wir hieraus die Gleichungen :

\omega^2 r_1 = \frac

und :

\omega^2 r_2 = \frac

. Setzen wir diese Beziehungen ins Verhältnis zueinander, so zeigt die Rechnung :

\frac=\frac = \frac = \frac

, dass das Massenverhältnis von Erde und Mond gerade dem Verhältnis von

r_1

r_2

entspricht. Somit geht es nur darum, wie groß

r_1

und

r_2

sind – also wo sich der Schwerpunkt des Systems befindet. Ohne den Mond und dessen Schwerkraft würde die Erde eine elliptische Bahn um die Sonne durchlaufen. Tatsächlich bewegt sich allerdings der Schwerpunkt des Systems Erde, Mond auf einer elliptischen Bahn. Die Rotation um den gemeinsamen Schwerpunkt erzeugt so eine leichte Welligkeit in der Erdbahn, welche eine kleine Verschiebung der von der Erde aus gesehenen Position der Sonne verursacht. Aus von Astronomen gemessenen Daten dieser Verschiebung wurde

r_1

zu etwa 4.700 km berechnet, also 1.671 km unter der Erdoberfläche; der Radius der Erde beträgt 6.371 km. Da der Mond keine genaue Kreisbahn um die Erde beschreibt, berechnen wir

r_2

über den mittleren Bahnradius, abzüglich

r_1

. Es gilt also

r_2

= 384.405 km − 4.700 km = 379.705 km. Damit ergibt sich für das Massenverhältnis :

\frac\approx\frac

, womit der Mond etwa 81 Mal leichter als die Erde ist. Durch Einsetzen der Erdmasse

M\approx 598\cdot 10^ \mathrm

ergibt sich die Masse des Mondes zu :

m\approx\frac \approx 74021 \cdot 10^ \mathrm

Sonstiges

Einflüsse des Mondes auf die Erde

Gravitationsgesetz Der Mond verursacht durch seine Gravitation auf der Erde Gezeitenwirkungen. Ebbe und Flut in den Meeren und im Erdmantel bremsen die Erdrotation und verlängern dadurch gegenwärtig die Tage um etwa 20 Mikrosekunden pro Jahr. Die Rotationsenergie der Erde wird dabei in Wärme umgewandelt und der Drehimpuls wird auf den Mond übertragen, der sich dadurch um etwa 4 Zentimeter pro Jahr von der Erde entfernt. Dieser schon lange vermutete Effekt ist seit etwa 1995 durch Laser-Distanzmessungen abgesichert. Hierdurch bedingt wird die Erde eines fernen (und langen) Tages dem Mond immer dieselbe Seite zuwenden (vgl. Gebundene Rotation). Der Mond wird dann etwa doppelt so weit von der Erde entfernt sein wie heute. Der Mond stabilisiert durch seinen Anteil am Gesamtsystem des Erde-Mond-Systems auch die Drehachse der Erde, deren Lage ohne diesen Einfluss nicht über viele 100 Millionen Jahre konstant hätte bleiben können. Wäre die Erdachse nicht über diese langen Zeiträume stabil geblieben, hätte dies gravierende Konsequenzen für die Evolution und das Leben auf der Erde gehabt. Ein Einfluss des Mondes auf die Menschen und andere Lebewesen auf der Erde ist noch umstritten. Allerdings wird in der Land- und Forstwirtschaft seit alters her darauf geachtet, dass bestimmte Arbeiten in der Natur zum richtigen Zeitpunkt erledigt werden. In neuerer Zeit werden dazu Mondkalender benutzt. Als streng wissenschaftliche Tatsache gesichert gilt der Einfluss des Mondes als Navigationshilfe für einige Arten von Zugvögeln und nachtaktiven Insekten.

Mondregenbogen

Auch bei Nacht kann durch Zusammentreffen von Mondlicht und Regentropfen ein so genannter Mondregenbogen entstehen, der analog zum physikalischen Prinzip des Regenbogens der Sonne funktioniert. Mondregenbogen

Mondhalo

An kalten Herbst- und Winternächten kann es zur Bildung eines so genannten Hofes des Mondes kommen. Es handelt sich dabei um ein grünliches gelbes Halo rund um den Mond herum. Dafür sind Eiskristalle in Luftschichten verantwortlich, die aus dünnem Höhennebel oder Dunst entstanden sind und das auf die Erde fallende Licht in einem sehr schwachen Winkel ablenken und dadurch eine Art leuchtenden Ring-Effekt für den Betrachter hervorrufen.

Mondtäuschung

Als Mondtäuschung bezeichnet man den Effekt, dass der Mond in Horizontnähe größer aussieht als im Zenit. Dies ist keine Folge der Lichtbrechung an den Luftschichten, sondern eine optische Täuschung, die von der Wahrnehmungspsychologie untersucht und erklärt wird.

Eigentumsverhältnisse

Der Weltraumvertrag verbietet Staaten, einen Eigentumsanspruch auf Weltraumkörper wie den Mond zu erheben. Der Vertrag gilt zwar nur für Staaten, aber das 1979 entworfene und am 11. Juli 1984 in Kraft getretene Agreement Governing the Activities of States on the Moon and Other Celestial Bodies[http://www.oosa.unvienna.org/SpaceLaw/moontxt.html] der Vereinten Nationen, (Artikel 11, Absatz 2 und 3) schließt jedwede solche Ansprüche eindeutig aus. Der Amerikaner Dennis M. Hope meldete trotzdem 1980 beim Grundstücksamt von San Francisco seine Besitzansprüche auf den Mond an. Da niemand in der nach amerikanischem Recht ausgesetzten Frist von acht Jahren Einspruch erhob, behauptet Hope, die Grundstücke über seine dafür gegründete Lunar Embassy legal vertreiben zu können. Aufgrund des Outer Space Treaty können jedoch keine Staaten Ansprüche anmelden, deshalb ist nach Ansicht aller Organisationen (Vereinte Nationen, Internationale Astronomische Union) auch eine Ausweitung innerstaatlichen Rechts nicht erlaubt. Die Grundstücksverkäufe könnten sogar als Betrug gewertet werden, es gibt aber noch keine gerichtliche Klärung dieser Frage. Der Deutsche Martin Jürgens aus Westerkappeln in Westfalen erhebt ebenfalls Anspruch auf den Mond. Laut einer Schenkungsurkunde vom 15. Juli 1756, ausgestellt und unterzeichnet von König Friedrich dem Großen von Preußen, wurden die Rechte am Mond an die Familie Jürgens als Dank für geleistete Dienste übertragen („Jetzo soll ihm der Mond gehören“). In dieser Urkunde wurde festgelegt, dass der Himmelskörper jeweils an den jüngsten Sohn weitervererbt werden soll. Die Familie Jürgens verfügt so über die ältesten verbrieften Eigentumsrechte am Mond. Allerdings bleibt die Frage, wer Friedrich dem Großen das Recht verliehen hat, den Mond zu „verschenken“.

Mögliche koorbitale Objekte

In den Librationspunkten L4 und L5 soll es zwei Staubwolken, die Kordylewskische Wolken geben.

Geschichte der Mondbeobachtung

Es liegt in der Natur des Menschen, sich über seine Umwelt Gedanken zu machen. Der Mond mit seinen selbst mit bloßem Auge erkennbaren Details ist nach der Sonne das mit Abstand hellste Objekt des Himmels; zugleich kann man seinen einzigartigen Helligkeits- und Phasenwechsel zwischen Vollmond und Neumond sehr gut beobachten. Mit der Erfindung des Fernrohrs begann seine intensive Erforschung um 1650 – mit Höhepunkten durch Hieronymus Schröters Selenotopografie 1791, die langbrennweitige Fotografie ab 1890 und die Raumfahrt in den 1970ern.

Mythologische Anfänge

1970 Die älteste bekannte Darstellung des Mondes ist eine 5.000 Jahre alte Mondkarte aus dem irischen Knowth. Als weitere historisch bedeutende Abbildung in Europa ist die Himmelsscheibe von Nebra zu nennen. Das Stein-Monument Stonehenge diente eventuell als Observatorium und war so gebaut, dass damit auch Bahneigenschaften des Mondes vorhersagbar oder bestimmbar gewesen sind. In allen archäologisch untersuchten Kulturen gibt es Hinweise auf die große kultische Bedeutung des Mondes für die damaligen Menschen. Der Mond stellte meist eine zentrale Gottheit dar, als weibliche Göttin, zum Beispiel bei den Thrakern Bendis, bei den Ägyptern Isis, bei den Griechen Selene, Artemis und Hekate sowie bei den Römern Luna und Diana, oder als männlicher Gott wie beispielsweise bei den Sumerern Nanna, in Ägypten Thot, in Japan Tsukiyomi, bei den Azteken Tecciztecatl und bei den Germanen Mani. Fast immer wurden Sonne und Mond dabei als entgegengesetzt geschlechtlich gedacht, auch wenn die Zuordnung variierte. Ein häufig vorkommender Gedanke ist das Bild von den drei Gesichtern der Mondgöttin: bei Neumond die verführerische Jungfrau voller Sexualität, bei Vollmond die fruchtbare Mutter und bei abnehmendem Mond das alte Weib oder die Hexe mit der Kraft zu Heilen, zum Beispiel bei den Griechen mit Artemis, Selene und Hekate sowie bei den Kelten Blodeuwedd, Morrigan und Ceridwen. Der Mond hat bis in die Neuzeit hinein seine Faszination nicht verloren und ist bis heute Gegenstand von Romanen und Fiktionen, von Jules Vernes „Reise zum Mond“ über Jacques Offenbachs „Frau Luna“ bis hin zum „modernen“ Traum einer Besiedelung des Mondes.

Kalender

Neben der mythologischen Verehrung nutzten unsere Vorfahren schon sehr früh den regelmäßigen und leicht überschaubaren Rhythmus des Mondes für die Beschreibung von Zeitspannen und als Basis eines Kalenders, noch heute basiert der islamische Kalender auf dem Mondjahr mit 354 Tagen (12 synodische Monate). Mit dem Übergang zum Ackerbau wurde die Bedeutung des Jahresverlaufs für Aussaat und Ernte wichtiger. Um dies zu berücksichtigen, wurden zunächst nach Bedarf, später nach feststehenden Formeln wie zum Beispiel dem metonischen Zyklus Schaltmonate eingefügt, die das Mondjahr mit dem Sonnenjahr synchronisierten. Auf diesem lunisolaren Schema basieren zum Beispiel der altgriechische und der jüdische Kalender. Von den alten Hochkulturen hatten einzig die Ägypter ein reines Sonnenjahr mit 12 Monaten à 30 Tagen sowie 5 Schalttagen, das heißt ohne strengen Bezug zum synodischen Monat von 29,5 Tagen, vermutlich weil für die ägyptische Kultur die genaue Vorhersage der Nilüberschwemmungen und damit der Verlauf des Sonnenjahres überlebensnotwendig war.

Entwicklung der Mondforschung

Die erste, wenn auch nur skizzenhafte Darstellung der sichtbaren Strukturen des Mondes stammt von Galileo Galilei (1609), die ersten brauchbaren stammen von Johannes Hevelius, der mit seinem Werk Selenographia (1647) als Begründer der Selenographie gilt. In der Nomenklatur der Mondstrukturen setzte sich das System von Giovanni Riccioli durch, der in seinen Karten von 1651 die dunkleren Regionen als Meere (Mare, Plural Maria) und die Krater nach Philosophen und Astronomen bezeichnete. Allgemein anerkannt ist dieses System jedoch erst seit dem 19. Jahrhundert. Tausende Detailzeichnungen von Bergen, Kratern und Wallebenen wurden von Johann Hieronymus Schröter (1778-1813) angefertigt, der auch viele Mondtäler und Rillen entdeckte. Den ersten Mondatlas gaben Wilhelm Beer und Johann Heinrich Mädler 1837 heraus, ihm folgte bald eine lange Reihe fotografischer Atlanten. Die Qualität der Karten wurde in den 1960ern deutlich verbessert, als zur Vorbereitung des Apollo-Projekts eine Kartierung durch die Lunar Orbiter-Sonden aus einer Mondumlaufbahn heraus stattfand. Die heute genauesten Karten stammen aus den 1990ern durch die Clementine- und Lunar-Prospector-Missionen. Lunar-Prospector Die Höhenbestimmung von Kratern, Gebirgen und Ebenen war mit Fernrohrbeobachtungen sehr problematisch und erfolgte meist durch Analyse von Schattenlängen, wofür Josef Hopmann Spezialmethoden entwickelte. Erst durch die Sonden-Kartierungen kennt man verlässliche Werte: die Krater, mit Durchmessern bis zu 300 Kilometer, wirken zwar steil, sind aber nur wenige Grad geneigt, die höchsten Erhebungen hingegen erreichen eine Höhe von bis zu 10 Kilometer über dem mittleren Niveau. Ein bedeutender Fortschritt in der Untersuchung des Mondes wurde durch die Satellitenmissionen erzielt. Die sowjetische Sonde Lunik 1 kam erstmals dem Mond 65.000 km nahe, Lunik 2 traf ihn schließlich und Lunik 3 lieferte die ersten Bilder der Mondrückseite. Das US-amerikanische Apollo- und das sowjetische Luna-Programm brachten bei neun Missionen zwischen 1969 und 1976 insgesamt 382 Kilogramm Mondgestein von der Mondvorderseite zur Erde zurück. Die folgende Tabelle gibt einen Überblick über die Missionen, die Gesteinsproben zur Erde zurückführten. 1979 wurde der erste Mondmeteorit in der Antarktis entdeckt, dessen Herkunft vom Mond allerdings erst einige Jahre später erkannt wurde. Mittlerweile kennt man noch mehr als zwei Dutzend weitere. Diese bilden eine komplementäre Informationsquelle zu den Gesteinen, die durch die Mondmissionen zur Erde gebracht wurden: Während man bei den Apollo- und Lunaproben die genaue Herkunft kennt, dürften die Meteorite, trotz der Unkenntnis ihres genauen Herkunftsortes auf dem Mond, repräsentativer für die Mondoberfläche sein, da einige aus statistischen Gründen auch von der Rückseite des Mondes stammen sollten.

Menschen auf dem Mond

Rückseite Im Rahmen des kalten Kriegs unternahmen die USA und die UdSSR in den 1960ern einen Anlauf zu bemannten Mondlandungen, die jedoch nur von den USA realisiert wurden. Am 21. Juli 1969 setzte mit Neil Armstrong der erste von 12 Astronauten im Rahmen des Apollo-Projekts seinen Fuß auf den Mond, wegen der hohen Kosten wurde das Programm nach sechs erfolgreichen Missionen 1972 eingestellt. Während des ausgehenden 20. Jahrhunderts wurde immer wieder über eine Rückkehr zum Mond und die Einrichtung einer ständigen Mondbasis spekuliert, aber erst durch Ankündigungen der US-Präsidenten George W. Bush und der NASA Anfang 2004 zeichnen sich konkrete Pläne ab. Demnach planen die USA im Jahr 2018 wieder vier Astronauten auf den Mond zu schicken. ;Chronologische Liste der 12 Männer, welche den Mond betreten haben. 2004 # Neil A. Armstrong # Edwin E. „Buzz“ Aldrin # Charles P. Conrad # Alan L. Bean # Alan B. Shepard # Edgar D. Mitchell # David R. Scott # James B. Irwin # John W. Young # Charles M. Duke # Eugene A. Cernan # Harrison H. Schmitt Als letzter Mensch verließ Eugene A. Cernan den Mond.

Zitat

- Glauben Sie wirklich, der Mond ist nicht da, außer wenn jemand hinschaut? – Albert Einstein zu Vertretern der Quantentheorie.

Siehe auch

- Apollo-Projekt
- Sowjetisches Mondprogramm
- Impaktkrater
- Libration
- Lichtverschmutzung
- Luna-Programm
- Monat
- Mondfinsternis
- Neumond
- Vollmond

Weblinks

- [http://www.moonphaseinfo.com/ Aktuelle Mondphase]
- [http://www.astro.univie.ac.at/~wuchterl/Kuffner/mond/mondphasen.html Studien widerlegen behauptete Mondeinflüsse]
- [http://www.wappswelt.de/tnp/nineplanets/luna.html Die Neun Planeten: Der Mond]
- [http://www.astrosurf.com/avl/UK_index.html Mondatlassoftware]
- [http://moon.google.com moon.google.com – Onlinemondatlas]
- [http://www.mondatlas.de/ Aktuelles über den Mond & Mondatlas]
- [http://www.lpi.usra.edu/research/apollo/catalog/metric/ 2004 veröffentlichte Detailaufnahmen der Mondoberfläche aus den Apollo-Missionen 15-17]
- [http://home.versanet.de/~adler-computer/Mondfoto/index.htm Mondfotografie]
- [http://www.astro.univie.ac.at/~wuchterl/Kuffner/im_brennp/archiv2003/was_ist_ein_mond.html Was ist ein Mond?]

Videos

- Real Video (Aus der Fernsehsendung Alpha Centauri):
- [http://www.br-online.de/cgi-bin/ravi?v=alpha/centauri/v/&f=990131.rm Wie entstand der Mond?]
- [http://www.br-online.de/cgi-bin/ravi?v=alpha/centauri/v/&f=990620.rm Warum fällt der Mond nicht auf die Erde?]
- [http://www.br-online.de/cgi-bin/ravi?v=alpha/centauri/v/&g2=1&f=020929.rm War die Mondlandung echt?] Kategorie:Erdmond ja:月 ko:달 ms:Bulan (satelit) simple:Moon th:ดวงจันทร์ zh-min-nan:Go̍eh-niû

Tom Stafford

Lieutenant General Thomas Patten (Tom) Stafford (
- 17. September 1930 in Weatherford, Oklahoma, USA) ist ein US-amerikanischer Astronaut. Stafford wurde 1962 Astronaut der NASA, als Mitglied der zweiten Gruppe von Astronauten. Am 15. Dezember 1965 startete er als Pilot von Gemini 6 zusammen mit Walter Schirra in eine Erdumlaufbahn. Missionsziel war ein Rendezvous mit der zuvor gestarteten Gemini 7-Raumkapsel. Seinen zweiten Raumflug bestritt Stafford bereits am 3. Juni 1966 als Kommandant der Raumkapsel Gemini 9. Pilot war Eugene Cernan. Es wurden Andockmanöver mit dem zuvor gestarteten Satelliten ATDA durchgeführt. ATDA Im Rahmen des Apollo-Projekts war Stafford 1966 zuerst in die Ersatzmannschaft für den zweiten bemannten Apollo-Flug, einen Langzeitflug in der Erdumlaufbahn, eingeteilt. Nach der Katastrophe von Apollo 1 wurde umgeplant, und Stafford wurde Ersatzpilot von Apollo 7. Als Kommandant flog Stafford mit Apollo 10 am 16. Mai 1969 zum Mond, um die Mondlandefähre (lunar module, LM) im Mondorbit zu testen. Dies war die Generalprobe für die erste Mondlandung durch Neil Armstrong und Edwin Aldrin im Juli desselben Jahres. Seinen vierten und letzten Raumflug unternahm Stafford am 15. Juli 1975 bei der ASTP-Mission (Apollo-Sojus-Testprojekt). Bei diesem Raumflug wurde erstmalig ein Kopplungsmanöver eines amerikanischen Apollo-Raumschiffs mit einer russischen Kapsel Sojus 19 durchgeführt. Stafford beendete nach diesem Raumflug seine Astronautenkariere. Im Juni 1990 wurde er als Vorsitzender eines Komitees berufen, das die zukünftigen Möglichkeiten der bemannten Raumfahrt untersuchen sollte. Siehe auch: Liste der Raumfahrer

Weblinks

- [http://www.jsc.nasa.gov/Bios/htmlbios/stafford-tp.html NASA Biografie (englisch)] Stafford, Tom Stafford, Tom Stafford, Tom Stafford, Tom Stafford, Tom Stafford, Tom

Space Shuttle

Der Space Shuttle ist ein von der NASA in den USA entwickelter Raumfährentyp. Er ging aus dem Versuch hervor, ein wiederverwendbares Raumfahrzeug zu entwickeln. Damit sollten vor allem Kosten gegenüber den bis dahin üblichen Raketen eingespart werden, bei denen alle Raketenstufen nur einmal verwendet werden konnten. Weil ein einstufiger Raumgleiter in den 1960er Jahren außerhalb der technischen Möglichkeiten lag, kam nur ein mehrstufiges System in Frage. Aus dieser Zeit stammt auch die Abkürzung STS für Space Transportation System, mit denen bis heute die NASA-Missionsnummern beginnen. Die STS-Nummern ergeben aber keine chronologische Reihenfolge, wie untenstehende Tabelle zeigt, sondern werden oft Jahre vor dem Start vergeben. Als Space Shuttle wird das gesamte System aus Raumfähre (engl.: Orbiter Vehicle, 'OV'), externem Tank (ET) und Feststoffraketen (Solid Rocket Booster, 'SRB') bezeichnet. Die einzelnen Raumfähren sind nach historischen Forschungsschiffen benannt. __TOC__

Prinzip

Der Space Shuttle startet im Kennedy Space Center (KSC) bei Cape Canaveral (Florida) senkrecht mit Hilfe seiner drei SSME-Haupttriebwerke, die aus einem großen, abwerfbaren Tank mit flüssigem Wasserstoff und Sauerstoff gespeist werden und zweier großer Feststoffraketen (engl. solid-fuel rocket boosters, SRB). Diese Booster haben eine Brennzeit von ca. 2 Minuten. Anschließend werden sie in einer Höhe von rund 50 km abgeworfen und steigen noch durch ihre hohe Geschwindigkeit auf ca. 66 km Höhe, bevor sie zurückfallen. Sie gehen an Fallschirmen im Atlantischen Ozean nieder und können nach einer Bergung wiederverwendet werden. Da die Bergung und anschließende Überholung der Booster jedoch teurer als eine Neuherstellung ist, wird das nicht (mehr) praktiziert. Die Booster werden trotzdem in regelmäßigen Abständen geborgen und auf eventuelle Schäden und Fehlerquellen untersucht. Nach der Abtrennung der Booster fliegt der Space Shuttle mit Hilfe seiner SSME-Triebwerke weiter. Nach ungefähr achteinhalb Minuten Brenndauer wird kurz vor Erreichen der Orbitalgeschwindigkeit der Außentank in ca. 109 km Höhe abgeworfen. Er verglüht, nachdem er die Erde fast vollständig umrundet hat, größtenteils in der Atmosphäre, die Reste fallen in den Pazifischen Ozean. Nach einer Minute hat das Shuttle eine Geschwindigkeit von 1.609 km/h und 680 Tonnen Treibstoff verbraucht. Nach zwei Minuten hat das Shuttle eine Höhe von 45 Kilometern erreicht und eine Geschwindigkeit von 4.828 km/h. Anschließend wird die Raumfähre von ihren kleinen Manövriertriebwerken in eine elliptische Umlaufbahn mit einem tiefsten Punkt von etwa 109 Kilometer und einem höchsten Punkt von 185 km über Normalnull beschleunigt. Wenn der Orbiter nach einem halben Erdumlauf den bahnhöchsten Punkt erreicht, zünden die Manöviertriebwerke erneut um die Umlaufbahn in eine Elipse mit einem bahntiefsten Punkt in 185 km und einem bahnhöchsten Punkt auf der Zielhöhe (zum Erreichen der ISS etwa 400 km über NN) zu Verwandeln. Wenn der Orbiter wieder den bahnhöchsten Punkt erreicht zündet er die Manövriertriebwerke erneut und zirkularisiert die Bahn in dieser Höhe. Dabei wird eine Orbitalgeschwindigkeit von bis zu 28.067 km/h erreicht. Nach erfolgtem Raumflug von bis zu 17 Tagen Dauer kehrt die Raumfähre auf die Erde zurück. Beim Wiedereintritt in die Erdatmosphäre wird sie durch spezielle Hitzeschutzkacheln an der Front- und Unterseite vor den extremen Wärmeeinwirkungen der Reibungshitze geschützt. Bereits kurz nach dem Wiedereintritt, noch mehrere hundert Kilometer entfernt, erhält sie von der vorgesehenen Landebahn Leitsignale. Die Besonderheit bei der Rückkehr ist, dass der Space Shuttle im Gleitflug antriebslos zur Landung fliegt und somit nur einen Landeversuch hat. Schlechte Wetterbedingungen an den Hauptlandeplätzen machen mitunter die Auswahl eines anderen Zielgebietes notwendig. Space Shuttles landen hauptsächlich im Kennedy Space Center (Florida). Die Alternativen erster Wahl sind die Luftwaffenbasen Edwards (Kalifornien) sowie White Sands (New Mexico), wo übrigens auch die Erprobung der damals neu entwickelten Raumfähre stattgefunden hat. Es gibt aber rund um die Welt Notlandeplätze, wie etwa der Flughafen in Manching bei Ingolstadt, der eine der längsten Landebahnen in Europa hat, der Köln/Bonner Flughafen und jener von Riad (Saudi-Arabien). Sollte es erforderlich sein, dass der Shuttle an einem anderen Ort landet als in Florida, wird es huckepack auf einer modifizierten Boeing 747 (dem sogenannten Shuttle Carrier Aircraft, SCA) zurück dorthin transportiert. Um die Aerodynamik bei diesem Manöver zu verbessern, wird am Heck des zu transportierenden Shuttles eine nach hinten spitz zulaufende Abdeckung angebracht, die die Triebwerke des Shuttles verdeckt. Im Gegensatz zu früheren Raumschiffkonzepten (Apollo-Projekt, Sojus) sind sowohl die Fähre selber, als auch Teile der Raketen für etwa 100 weitere Starts wiederverwendbar.

Entwicklung

Sojus Sojus Die ersten Schritte zur Entwicklung des Space Shuttle begannen Ende der 1960er Jahre. Die NASA war zu der Zeit voll mit den Vorbereitungen des Apollo-Projekts beschäftigt. Die Firmen North American Rockwell und McDonell Douglas wurden beauftragt, Definitionsstudien für ein zweistufiges, in beiden Stufen bemanntes und wiederverwertbares System auszuarbeiten. Beide Stufen sollten gemeinsam von der Startrampe starten und sich in ca. 40 km Höhe trennen. Die erste Stufe sollte wie ein Flugzeug wieder auf der Landebahn landen und die zweite Stufe in den Orbit gelangen. Nach Abschluss der Mission würde auch der Orbiter wieder im Gleitflug zur Erde schweben. Nach eingehenden Studien hätten die Entwicklungskosten für ein komplett wiederverwertbares System ca. 10-12 Milliarden Dollar betragen. Deswegen entschied sich die NASA für ein nur teilweise wiederverwertbares System, das mit Entwicklungskosten von ca. 6 Milliarden Dollar, zu dem heutigen Space Shuttle führte. Da die Kosten auch von der Air Force und dem CIA mitgetragen wurden, musste auch deren Forderungen Rechnung getragen werden. Das war hauptsächlich eine möglichst hohe Nutzlast, um auch große Spionagesatelliten in den Orbit transportieren zu können. So entwickelte sich aus dem vorher geplanten relativ kleinen Shuttle mit kleinen Tragflächen die heutige Version mit großer Ladebucht und den charakteristischen dreieckigen Deltaflügeln am Heck. Das erste Space Shuttle mit dem Namen „Enterprise“, Kennzeichnung „OV-101“, kam zum ersten Mal am 17. September 1976 für Testzwecke zum Einsatz. Es war nur für System- und Landetests und nicht für Flüge in den Orbit ausgestattet. Zuerst sollte das Space Shuttle „Constitution“ heißen, nach einer Briefkampagne von Fans der Serie „Star Trek“ (dt. Raumschiff Enterprise) wurde die Raumfähre jedoch umbenannt. Die „Enterprise“ steht heute im „National Air and Space Museum“. Der zweite Orbiter „Columbia“, Kennzeichnung „OV-102“, hatte sein Roll-Out am 8. März 1979. Am 12. April 1981 startete Columbia zum ersten Flug (STS-01) eines Space Shuttles in den Orbit und landete zwei Tage später erfolgreich auf der Edwards Airforce Base. Am 1. Februar 2003 verglühte der Orbiter beim Landeanflug. Alle 7 Astronauten fanden dabei den Tod.

Liste der Space Shuttles

Siehe Liste der Space-Shuttle-Missionen für eine chronologische Auflistung aller Space Shuttle-Missionen.

Statistiken

Stand 25. August 2005
- STS-80 STS-80

Weitere Entwicklung

Nach dem Verlust der Columbia wurde den verbleibenden Shuttles ein 2,5-jähriges Startverbot erteilt. Die Raumfähren haben mit dem Start der Discovery am 26. Juli 2005 ihren Dienst in verbesserter Version wieder aufgenommen. Da jedoch bei dem Start mehrere, mitunter auch größere, Stücke der Isolierschaumabdeckung des externen Tanks sich gelöst haben und somit den Hitzeschild der Discovery beschädigen könnten, setzte die NASA alle weiteren Shuttle-Start bis zur Behebung der Problematik aus. Wie der NASA-Administrator Michael Griffin am 29. Juli erklärte, sollte das Startverbot nicht lange dauern, so dass ab dem Frühjahr 2006 mit dem Start des nächsten Shuttles zu rechnen ist. Auch wurden bei den Untersuchungen im Orbit bisher nur geringfügige Beschädigungen am Hitzeschild der Discovery gefunden, die keine Gefahr bei dem Atmosphärenwiedereintritt darstellen. Nach der Bekanntgabe des neuen Weltraumprogramms von US-Präsident George W. Bush am 14. Januar 2004 wird das Space Shuttle-Programm jedoch nur noch bis zum Jahr 2010 weiterbetrieben. Ob die USA somit ihre Transportaufgaben zur Fertigstellung der ISS überhaupt leisten werden, ist unklar. Der Nachfolger der Space Shuttles sollte der Venture Star werden. Da die Kosten jedoch bereits beim Bau des Prototypen X-33 weit über dem Plan lagen, wurde das Projekt im Jahre 2001 gestoppt. 2001 Im oben erwähnten Weltraumprogramm Vision for Space Exploration wird ein Crew Exploration Vehicle (CEV) angekündigt, dessen Entwicklung derzeit angegangen wird. Bis zum 2. Mai 2005 lief die Bewerbungsphase, seitdem liegen vermutlich zwei Konzepte vor: ein Kapsel-basiertes von Northrop Grumman/Boeing und ein Lifting Body-basiertes von Lockheed Martin, wobei NASA ein Kapsel-basiertes Design bevorzugt. Zudem gibt es Pläne für das Shuttle Derived Launch Vehicle (SDLV) - eine Trägerfamilie, die Elemente des heutigen Shuttles, wie den Außentank, die Feststoffbooster und die Haupttriebwerke SSME verwendet. Ein „leichter“ Träger (etwa in der Größenordnung einer Delta IV Heavy) soll für den Transport des CEV verwendet werden, ein schwerer soll Schwerlasttransporte für das bemannte Mond- und Marsprogramm übernehmen.

Kritik

Die Untersuchung des Columbia-Unglücks hat innerhalb der NASA schwere technische und organisatorische Mängel aufgezeigt, ähnlich wie früher bei der Challenger-Katastrophe. Allgemein ist das gesamte Space Shuttle-Programm durch den niederschmetternden Untersuchungsbericht bei der Öffentlichkeit als veraltet und anfällig in Misskredit geraten. In einer BBC-Dokumentation über die Entwicklung des Space Shuttles (dt.: „Der Traum, der vom Himmel fiel“) wurde dieses System mit einem „Ritt auf einer Dynamitstange, begleitet von zwei Feuerwerkskörpern“, verglichen, um Mängel bei der Konzeption darzustellen. Mit zwei Totalverlusten (14 Tote) bei 114 Flügen ist der Shuttle im Vergleich zu anderen Trägersystemen dennoch sehr zuverlässig, allerdings verfügt es nicht, wie z.B. die Apollo- oder Sojusmissionen, über ein nennenswertes Rettungssystem für die Mannschaft. Ein weiterer Kritikpunkt ist, dass die erhofften Transportpreise für „Weltraumgüter“ nie die angestrebten 200 US-$ pro Kilogramm erreicht haben - der Preis liegt bei rund 16.000 US-$. Die heutige Raumfähre sei technisch überzüchtet, anstelle sich in erster Linie auf den Materialtransport in den Weltraum zu konzentrieren. Als immer größeres Manko stellte sich der Hitzeschild heraus, welcher aus vielen kleinen Keramikkacheln besteht. Immer wieder fanden NASA-Ingenieure nach der Landung beschädigte Kacheln, jedoch betrafen die Schäden bis zum Verlust der Columbia 2003 nie einen lebenswichtigen Teil des Raumschiffes. Hitzeschild Einige Kritiker bemängeln auch, der Space Shuttle sei im Vergleich zur russischen Buran von minderem Wert. Der auffälligste Unterschied: Die Buran wird von einer separaten Rakete (Energija) hochgetragen, während das Space Shuttle mit seinen SSME-Haupttriebwerken selbst die Rakete darstellt, aber dafür den externen Treibstofftank mitschleppt. Das Space Shuttle besitzt also aufwändige bordinterne Treibstoffpumpen und zusätzliche Technik, auf die die Buran verzichtet. Zudem muss das Space Shuttle das Gewicht der drei Haupttriebwerke, die nur beim Aufstieg verwendet werden, mit in den Orbit und zurück zur Erde tragen. Da die Triebwerke des Shuttles mehrfach einsetzbar sind, sind sie sehr aufwändig und teuer, damit aber auch sehr leistungsfähig und effizient. Auch die „RD-0120“ Haupttriebwerke der Energija-Rakete sollten wiederverwendbar sein (Rückkehr des Triebwerkblocks zur Erde), doch wurde dies niemals umgesetzt. Die Buran hat eine etwa um fünf Tonnen höhere Nutzlastkapazität als der Space Shuttle und sie besitzt eine optimierte Anordnung der Hitzeschutzkacheln - die Fugen zwischen den Kacheln verlaufen fast immer rechtwinklig zur Strömungsrichtung der Luft. Insgesamt kann man sagen, dass das Energija-Buran-System flexibler als der Shuttle im Einsatz ist, so kann Buran z. B. auch unbemannt fliegen oder die Energija ohne Buran als ein Schwerlasttransporter verwendet werden. Ein weiteres kleines Übel ist, dass die Wartungsarbeiten und die Herstellung von Ersatzteilen fast völlig von einer Firma bzw. deren Tochterfirmen übernommen wird - nämlich Boeing. Da deshalb Zehntausende von Menschen vom Space Shuttle-Programm abhängen, so die Kritiker, erscheine es in politischer Hinsicht als nicht opportun, das Programm zugunsten einer besseren Technologie ganz einzustellen. Des Weiteren kann das Space Shuttle teilweise als Fehlplanung erachtet werden: Der Kongress beschloss, sowohl für die Air Force als auch für die NASA ein gemeinsames Trägersystem zu entwickeln, welches alle bisherigen Trägerraketen ersetzen sollte. Weil das Space Shuttle jedem Partner genügen sollte, stelle die Raumfähre für den heute einzigen Betreiber, die NASA, ein suboptimales Produkt dar.

Siehe auch

- X-38
- Raumfahrt, Geschichte der Raumfahrt
- Crew Exploration Vehicle
- Liste der Space-Shuttle-Missionen, Shuttle-Mir-Programm, PNEO
- Space Shuttle Pathfinder

Weblinks

- [http://spaceflight.nasa.gov/shuttle/index.html NASA Space Shuttle Homepage] (englisch)
- [http://www.nasa-statistik.de NASA-Statistik: Informationen über alle bemannten NASA-Missionen] (dt.)
- [http://www.extrasolar-planets.com/raumfahrt/space_shuttle.php Informationen zum Space Shuttle (extrasolar-planets.com)]
- [http://www.raumfahrer.net/raumfahrt/spaceshuttle/home.shtml Informationen zum Space Shuttle (raumfahrer.net)]
- [http://www.geocities.com/CapeCanaveral/4411/faq-e.htm Infos zu den Shuttles einschließlich Prototypen] (englisch)
- [http://bernd-leitenberger.de/space-shuttle.html Space Shuttle bei Bernd Leitenberger] (dt.)
- Photos der NASA zum Space Shuttle [http://spaceflight1.nasa.gov/gallery/images/shuttle/index.html] (bemerkenswert: sehr hohe Auflösung)

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Skylab

Skylab ist der Name für die erste und bisher einzige US-amerikanische Weltraumstation sowie die Bezeichnung für die Raumfahrtmissionen in diesem Zusammenhang.

Die Planung

Noch während der Vorbereitung des Apollo-Projekts wurden bei der NASA bereits Überlegungen zur Zukunft der bemannten Raumfahrt angestellt. Hierzu wurde im August 1965 das Saturn/Apollo Applications Office gegründet. Schon im Vorfeld hatte die NASA neue Astronauten gesucht. Dieses Mal waren nicht Testpiloten gefragt, sondern Wissenschaftler. Am 28. Juni 1965 wurden Owen K. Garriott, Edward G. Gibson, Duane E. Graveline, Joseph P. Kerwin, Frank C. Michel und Harrison H. Schmitt der Öffentlichkeit als Wissenschaftsastronauten vorgestellt. Im Gegensatz zum Apolloprojekt, das klar die Mondlandung zum Ziel hatte, waren die Ziele des Apollo Application Programs eher vage. Es wurden viele Vorschläge erarbeitet, die Saturn-Raketen und Apollo-Raumschiffe als Grundlage hatten. Das einzige Projekt jedoch, das verwirklicht wurde, war eine erdumkreisende Raumstation mit drei Mann Besatzung. Ab Februar 1970 wurde hierfür der Name Skylab offiziell verwendet.

Der Aufbau von Skylab

1970 Das Weltraumlabor Skylab bestand hauptsächlich aus der zweiten Stufe einer Saturn 1-B (identisch mit der dritten Stufe einer Saturn V), die bereits auf der Erde mit Vorräten und Ausrüstung versehen wurde. Für den Start wurden also nur zwei Stufen einer Saturn V verwendet. Dies war der erste und zugleich der letzte Start einer Saturn V in dieser Konfiguration, denn bisher war dieser Raketentyp nur für Apollo-Raumschiffe verwendet worden. Außer dem zylinderförmigen Hauptmodul bestand Skylab noch aus einem Andockmodul mit Luftschleuse und einem Sonnenobservatorium (Apollo Telescope Mount, ATM). Die Energieversorgung bestand aus vier Solarmodulen am ATM und zwei weiteren am Hauptmodul. Die Masse betrug über 90 Tonnen. Insgesamt war Skylab wesentlich größer als die sowjetische Raumstation Saljut 1, die im April 1971 gestartet worden war.

Der Start

1971 Der Start dieser ersten amerikanischen Raumstation sollte am 14. Mai 1973 vom Startkomplex 39-A in Cape Canaveral erfolgen. Am Folgetag sollte die erste Besatzung mit einer Saturn-1B-Rakete von der Startrampe 39-B folgen. Die drei Besatzungen würden die Missionsbezeichnungen Skylab 2, Skylab 3 und Skylab 4 tragen. Die Saturn V, die für Skylab 1 verwendet werden sollte, war ein wenig kürzer als die Modelle, die für die Mondflüge verwendet wurden, denn sie hatte keinen Rettungsturm und keinen Adapter für die Mondlandefähre. Dieser Flug war der letzte einer Saturn V. Es war das erste Mal, dass der Countdown von zwei Saturn-Raketen gleichzeitig vorbereitet wurde. Ähnliches hatte es aber schon im Dezember 1965 gegeben, als Gemini 7 und Gemini 6 nacheinander gestartet wurden.

Schäden beim Start

Gemini 6. Der fehlende Solarzellenflügel und die Hitzeschutzfolie sind gut zu erkennen]] Skylab 1 hob wie geplant am 14. Mai 1973 ab. Doch schon 63 Sekunden nach dem Start empfing die Bodenstation alarmierende Telemetriesignale. Offenbar hatte sich eine Verkleidung gelöst, wodurch eines der Solarmodule und ein Meteoritenschutzschild zerstört wurden. Die Raumstation erreichte zwar die geplante Umlaufbahn, war aber nicht funktionsfähig. Zwar gelang es der Flugleitung, die vier Solarmodule des Solarobservatoriums auszufahren, doch schien es Probleme mit den beiden anderen Modulen zu geben. Der fehlende Meteoritenschutzschild hätte auch als Wärmeschutz dienen sollen, weshalb in der Station die Temperatur stark stieg, so dass befürchtet werden musste, dass Lebensmittel, Medikamente und Filme verdorben sein würden. Als erste Reaktion wurde der Start von Skylab 2 verschoben, bis man sich ein klares Bild von der Situation machen konnte. Außerdem versuchte die Flugleitung, eine günstige Ausrichtung von Skylab zu erreichen. Waren die funktionsfähigen Solarzellen der Sonne zugewandt, konnte zwar genügend Energie gewonnen werden, gleichzeitig heizte sich die Station aber stark auf. Drehte man die Station so, dass die Stelle mit dem fehlenden Schutzschild im Schatten lag, gaben auch die Solarzellen zu wenig Leistung ab und der Ladezustand der Batterien nahm stark ab. Die NASA-Ingenieure hatten nun das Problem, Energiereserven, Treibstoffreserven und Temperatur der Raumstation im Rahmen zu halten. Würde es nicht innerhalb von Tagen möglich sein, die Schäden zu reparieren, wäre die Station verloren. Glücklicherweise gelang es den Mannschaften während der Missionen Skylab 2 und Skylab 3, die Schäden zu reparieren. Die Station war anschließend voll funktionsfähig. Mehr über die Reparaturarbeiten in den entsprechenden Artikeln.

Besatzungen

Skylab 3 Drei Besatzungen aus jeweils drei Astronauten verbrachten insgesamt 513 Manntage im All. Da der Start von Skylab als Mission 1 gezählt wurde, beginnen die bemannten Missionen mit der Nummer 2:
- Skylab 2:
- 25. Mai 1973 – 22. Juni 1973
- Besatzung: Charles Conrad, Paul J. Weitz, Dr. Joseph P. Kerwin
- Skylab 3:
- 28. Juli 1973 – 25. September 1973
- Besatzung: Alan L. Bean, Dr. Owen K. Garriott, Jack R. Lousma
- Skylab 4:
- 16. November 1973 – 8. Februar 1974
- Besatzung: Gerald P. Carr, Dr. Edward G. Gibson, William R. Pogue Zu den Aufgaben der Besatzungen zählten zunächst die Reparatur der beschädigten Raumstation. Ferner wurden Erkenntnisse über die Auswirkungen des Langzeitaufenthalts in der Schwerelosigkeit gewonnen. Außerdem gehörten neben einigen Tierversuchen mit Fischen und Spinnen umfangreiche Sonnen- und Erdbeobachtungen sowie Aufnahmen des Kometen Kohoutek zum Programm.

Absturz

Nachdem drei Besatzungen die Raumstation 28, 59 und 84 Tage bewohnt hatten, wurde sie 8. Februar 1974 durch die Apollo-Kapsel von Skylab 4 in eine höhere Umlaufbahn geschoben. Nach den Berechnungen der NASA sollte Skylab damit etwa neun weitere Jahre überleben. Der Wiedereintritt in die Erdatmosphäre wurde auf März 1983 geschätzt. Man plante zu diesem Zeitpunkt noch, dass etwa 1979 ein Space Shuttle ein Antriebsmodul an Skylab ankoppeln könnte, um das Weltraumlabor wieder in eine höhere Umlaufbahn zu bringen. Die meisten Systeme der Raumstation wurden abgeschaltet, und Skylab umkreiste die Erde mehrere Jahre, ohne beachtet zu werden. Im März 1978 wurde der Kontakt zu Skylab wieder aufgenommen. Offenbar rotierte die Station mit einer Periode von sechs Minuten pro Umdrehung, und die Funkgeräte arbeiteten nur, wenn die Solarmodule im Sonnenlicht waren. Nach einer Woche gelang es, mehrere Batterien ferngesteuert zu laden. Der Zentralcomputer arbeitete noch zufriedenstellend. Es stellte sich jedoch heraus, dass Skylab schneller als berechnet sank, und dass das Space Shuttle nicht rechtze