Stellen Sie sich vor auf dem Mond zu landen, wie Sie die Leiter Ihres Raumschiffs hinunter klettern, und einen Blick über die raue Mondlandschaft werfen -- und ein älteres Raumschiff entdecken, dass sich nur 180 Meter entfernt befindet. Genau das passierte im November 1969, als die Astronauten Pete Conrad und Alan Bean aus ihrem Apollo 12 Landemodul hinaus traten. In der Nähe, an der Kante eines kleinen Kraters, stand Surveyor 3, ein unbemanntes U.S. Raumschiff, das im April 1967 gelandet war.
Die Landestelle für Apollo 12 wurde absichtlich in der Nähe von Surveyor 3 gewählt. Die kleine Landefähre verbrachte 2,5 Jahre dort und war dort dem Schlimmsten ausgesetzt, dass der Mond zu bieten hat: ein raues Vakuum, intensive kosmische Strahlung, ein Bombardement von Meteoriten und extreme Temperaturschwankungen. Auf der Erde wollten NASA Techniker wissen, wie sich Metall, Glas und andere Komponenten von Raumschiffen unter dieser Belastung verhalten. Die direkte Untersuchung von Surveyor 3 schien eine gute Möglichkeit zu sein, dies herauszufinden.
Auf ihrem zweiten, vierstündigen EVA, gingen Bean und Conrad zu Surveyor 3 hinüber, machten Dutzende Fotos und Messungen und fingen an Teile der Metallverkleidung und der elektrischen Kabel abzuschneiden. Sie nahmen eine Kamera ab. Das Letzte, dass sie entfernten, war eine kleine Schaufel, die sich am Ende von Surveyor 3s ausfahrbarem Arm befand. Diese Schaufel sollte in den trockenen Mondstaub graben, und mechanische Messungen des Mondbodens vornehmen.
Die kleine Schaufel, die Kamera und andere Überreste wurden zur Erde zurückgebracht, analysiert und dann eingelagert. Irgendwann in den vergangenen vier Dekaden wurde die Schaufel, welche dem Johnson Space Center gehört, als permanente Leihgabe in das Weltraummuseum nach Kansas geschickt. Und dort liegt sie bis heute still herum ... bis Forscher von NASAs Glenn Research Center (GRC) vor kurzem realisierten, dass diese kleine Schaufel ein großes Geheimnis mit sich tragen könnte.
Genau genommen, die Geheimnisse vom Graben auf dem Mond.
Die NASA wird zum Mond zurückkehren und plant einen Außenposten zu errichten -- und dies wird ganz sicher einige Grabungen erfordern. Der felsige, staubige Mondboden, oder "Regolith", enthält viele der natürlichen Ressourcen, welche Menschen zum Leben brauchen. Es gibt zum Beispiel auseichend Sauerstoff, der in gewöhnlichen Felsen gebunden ist und, in den Polargebieten, vielleicht auch Lager von gefrorenem Wasser, das versteckt im Boden der dunklen Krater liegt. Alles was man braucht, ist eine kleine Grabung.
Aber wie? Regolith auf dem Mond ist nicht wie der Boden auf der Erde. Hier auf der Erde ist der Sand unter unseren Füßen, aus einer Kombination von biologischen und meteorologischen Kräften, geformt worden. Der Boden auf der Erde ist feucht, abgerundet vom Wetter und uns gut bekannt. Mond-Regolith hingegen ist eine trockene, glasige Substanz, die durch Milliarden Jahre dauernden Beschuss von Meteoriten zu Staub zertrümmert wurde. Dieser Boden wird auf eine Schaufel anders reagieren als fester Boden.
"Für die Entwicklung von Schaufelgeräten für den Mond, müssen wir die Kräfte vorhersagen können, die benötigt werden, eine Schaufel durch den Mond-Regolith zu bewegen", sagt Allen Wilkinson, Teamleiter des ISRU (In-Situ Resource Utilization) Regolith Characterization Teams am Glenn Research Center.
Surveyor 3 und ihr Schwesterschiff Surveyor 7 gruben tatsächlich in den Mond und maßen, wie schwer ihre Antriebsmotoren arbeiten mussten, um den Boden zu baggern, zu drücken und abzukratzen. Um diese Messungen jedoch mehr als 40 Jahre später zu interpretieren, muss das Team die Dimensionen der Surveyor Schaufel kennen. Unglücklicherweise gingen die Konstruktionszeichnungen verloren! Also konnte nur die Schaufel selber die Antwort darauf geben.
Darum ging Wilkinson im April 2007 nach Hutchinson, Kansas, um dort die Surveyor 3 Schaufel auszuleihen, und so detaillierte Messungen machen zu können.
Es stellte sich jedoch heraus, dass die Vermessung der Schaufel keine einfache Aufgabe war. Man kann nicht einfach ein Lineal an die Schaufel halten und ihre Größe ablesen. Man kann sie nicht einmal anfassen. Die Surveyor 3 Schaufel befindet sich in einem luftdichten, dreieckigen Container, und die Konservatoren der NASA möchten nicht, dass sie dort herausgeholt wird, weil dies die historische Echtheit, eines einmaligen Artefakts, mindern würde.
Also lieh sich Glens Team ein Fotometriegerät vom Kennedy Space Center. Fotometrie ist eine Technik zur Vermessung von Objekten, die nur auf Fotos vorliegen. Sie hatten die Einrichtung eines Fotostudios, mit einem weißen Hintergrund. Das GRC Teammitglied Juan Agui, ein Experte für Experimente zu Grabungskräften, fotografierte die Schaufel in ihrem Container, der sich neben einem Standard Fotometrie-Würfel befand. Dieser Würfel hat ein genaues Schachbrettmuster aufgezeichnet. Mit Hilfe von Software hat Robert Mueller dann, mit Hilfe von Triangulation, die Abmessungen bestimmt. Die Software wurde für die Arbeit des Columbia Accident Investigation Board entwickelt.
"Fotometrie ist wirklich gut", bemerkt Agui. "Wir konnten die Schaufel mit einer Genauigkeit von etwa einem Millimeter vermessen."
Seitdem haben sie eine Kopie der Schaufel konstruiert, und nutzen diese nun, um in simuliertem Mond-Regolith zu graben.
"Die Messungen der Grabungskräfte laufen gerade", sagt er. Die Kopie der Schaufel taucht in eine viereckige "Boden-Schicht", die gefüllt ist mit JSC-1a, ein. JSC-1a ist eine Mondstaubkopie, die auf der Erde hergestellt wurde, und welche die bekannten Eigenschaften des Mondstaubs besitzt. Ein Computer zeigt bei den Messungen die Tragkräfte an. "Unser Team ist sehr froh, dass die Messungen offenbar sehr gut mit den [besten] Surveyor 7 Daten übereinstimmen."
Mit dieser Testanordnung kann das Team z.B. alternative Schaufelkonstruktionen testen, und die Theorien über die Mechanik des Mondstaubs verbessern. "Eine Replik der Surveyor Schaufel zu haben, war wirklich sehr entscheidend", sagt Agui.
Die Geheimnisse des Grabens auf dem Mond werden enthüllt.
Quelle: Science(at)NASA
Autor: Frank Erhardt