50 Jahre Apollo-Missionen
Erforschung des Mondes
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50 Jahre Apollo-Missionen

Ein enormer Sprung zu mehr Wissen

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  • Die erste "Fahne" auf dem Mond
    Die erste "Fahne" auf dem Mond

    Die erste "Fahne" auf dem Mond - war nicht die Stars and Stripes der USA, sondern ein Segel aus Aluminiumfolie, mit dem Teilchen des Sonnenwinds eingefangen wurden, ein Schweizer Experiment.

  • Dünnschliff einer Apollo 16%2dProbe
    Dünnschliff einer Apollo 16-Probe

    Ein nur 25 Mikrometer dünner Schliff eines von Asteroideneinschlägen zerrütteten Gesteins im polarisierten Licht unter dem Mikroskop. Die Untersuchung der insgesamt 382 Kilogramm Gestein, die bei allen sechs Mondlandungen gesammelt wurden, offenbart, wie sich Mond und Erde in ihrer Frühzeit entwickelt haben.

  • Experimente der Apollo 17%2dMission auf dem Mond
    Experimente der Apollo 17-Mission auf dem Mond

    Während der Apollo 17-Mission fotografierten die Astronauten mit ihren Hasselblad-Kameras durch Zeiss-Objektive Dutzende Magazine voll mit Fotos. Dieses Panorama-Mosaik (hier nur ein Ausschnitt, zur Ansicht des kompletten Mosaiks bitte auf "Download" klicken) zeigt die entlang einer mehr als 100 Meter langen Strecke aufgebauten Experimente auf dem Mond.

"Houston: Tranquility Base here: The Eagle has landed!" Vor 50 Jahren, am 20. Juli 1969 erreichten Neil Armstrong und Edwin 'Buzz' Aldrin jenes Ziel, das für die USA so wichtig wurde, dass sie ihm ein Jahrzehnt lang fast alles andere unterordneten: Menschen mit einem Raumschiff zum Mond zu fliegen. Am Ende wurde es ziemlich eng, denn der Treibstoff reichte nur noch wenige Sekunden, beinahe hätte der Landeanflug abgebrochen werden müssen, doch die beiden neuen Helden der Nation, nicht zu vergessen Michael Collins als Pilot der Kommandokapsel in der Mondumlaufbahn, meisterten diese Situation mit eiskalter Professionalität, ignorierten nach einem "O.K." der Bodenstation sogar noch einen (falschen) Radar-Alarm. Freilich, die erste Mondlandung mit Astronauten war vor allem eine politische Demonstration. Aber wie auch immer Historiker den Ausgang dieses "Wettlaufs zum Mond", gekrönt von Armstrongs "one small step for man, one giant leap for mankind" heute bewerten: Das Projekt Apollo war viel mehr als zwölf auf dem Mond spazierende Astronauten: Vor allem für die Technik, noch mehr aber für Forschung und Wissenschaft war dies ein gewaltiger Sprung nach vorne. Apollo war die Geburtsstunde der Planetenforschung.

Apollo öffnete eine Tür zum Verständnis des Sonnensystems

Da stand sie also, die amerikanische Flagge, wenige Meter neben der Mondlandefähre Eagle im Mondboden. Tatsächlich war es aber nicht die Fahne, die zuerst dort steckte. Zu Beginn ihrer zweieinhalbstündigen Außenbordaktivitäten installierten Armstrong und Aldrin nämlich zunächst ein "Messgerät": eine Aluminiumfolie von 130 mal 30 Zentimeter Größe, die an einer Art Fahnenstange aufgehängt wurde. Die Folie sollte die Partikel des Sonnenwinds einfangen, die auf der Erde wegen ihres Magnetfeldes gar nicht ankommen und deshalb auf dem Mond erstmals erfasst werden konnten. Übrigens war dieses das einzige nichtamerikanische Experiment, das bei der ersten Mondlandung zum Einsatz kam. Das Experiment war von Wissenschaftlern der Universität Bern ersonnen worden.

Selbst davor gab es noch zwei Begebenheiten, die von wissenschaftlicher Bedeutung waren: Neil Armstrong sicherte kurz nach seinen ersten Schritten auf dem Erdtrabanten eine Probe des Mondstaubs in einem Plastikbeutel und verstaute diesen in seinem Astronautenanzug, um im Falle eines möglichen Sofortrückzugs zumindest ‚ein Stück Mond‘ gesichert zu haben.

Buzz Aldrin fiel angesichts seiner ersten Fußabdrücke mit den Moonboots auf, dass die Ränder des Abdrucks gar nicht nachrutschten und sich der Boden wie Zementpulver verhielt. Deshalb fotografierte er diesen Fußabdruck im feinen Mondstaub und hatte damit eine Ikone der Entdeckungsgeschichte der Menschheit im Kasten, es wurde unverhofft eines der am häufigsten abgedruckten Fotos der Apollo-Ära.

Schon die Episoden der ersten halben Stunde von Menschen auf einem anderen Himmelskörper zeigen, wie abenteuerlich die Missionen waren und unter welch hohem Leistungsdruck die Beteiligten standen. Die Apollo-Ära beginnt im Januar 1967 mit der posthum Apollo 1 getauften ersten Mission dramatisch: Gus Grissom, Roger Chaffee und Edward White sterben den Feuertod in der Kommandokapsel noch am Boden. Mit Apollo 4, 5 und 6 geht es zunächst unbemannt weiter. Mit Apollo 7 (noch mit der kleineren Saturn-1b-Rakete) geht es erstmals mit Astronauten in die Erdumlaufbahn und mit Apollo 8, zum ersten Mal mit der superstarken Saturn-V, verlassen Menschen zum ersten Mal die Erde und umrunden an Weihnachten 1968 den Mond. Mit Apollo 9 und 10 - der Generalprobe zur Landung - nähert sich die Landefähre der Mondoberfläche bis auf 14 Kilometer. Mit Apollo 11 schließlich gelingt die erste Mondlandung. Bis Dezember 1972 folgen noch fünf weitere Landemissionen, dazwischen auch eine missglückte Mission mit der fast schon aberwitzig anmutenden Rettung der Crew von Apollo 13, die mit ihrem Raumschiff eine Schleife hinter dem Mond entlang fliegen musste, um zur Erde zurück zu kommen. Diese technischen Meisterleistungen, von zeitweise bis zu 400.000 Menschen geplant, gebaut, gesteuert, zu Ende gebracht, sind Legende.

Was jedoch vor 50 Jahren nicht sonderlich im Fokus stand, indessen aber den Erfolg von Apollo erst möglich machte und dann auch den zweifelsfrei nachhaltigsten Erfolg dieses Projekts mit sich brachte: Das war die Mondforschung.

Eine neue Wissenschaft

Um den Erfolg des Vorhabens "erste Mondlandung" zu garantieren, also eine Annäherung an den Mond, eine sanfte Landung, ein ungefährdetes Aussteigen aus der Landesonde und vor allem eine sichere Rückkehr von Astronauten zu gewährleisten, mussten die Eigenschaften des bis dahin noch ziemlich fremden Himmelskörpers einigermaßen bekannt sein: seine Oberfläche, deren Beschaffenheit, sprich Tragfähigkeit, die Topografie, das Strahlungsumfeld, die Temperaturen und vieles mehr. Trotz der hochpräzisen Beobachtungen mit irdischen Teleskopen war vieles noch nicht wirklich klar. Die Erdatmosphäre setzte physikalische Grenzen, die nicht überwunden werden konnten. Selbst mit den besten Teleskopen konnten auf dem gerade mal etwa 380.000 Kilometer entfernten Trabanten nur einen Kilometer große Details identifiziert werden - zu ungenau, um zu landen.

Erst die Raumfahrt ermöglichte eine Beobachtung aus der Nähe. Nachdem die Sowjetunion 1959 - zwei Jahre nach Sputnik 1 - mit der Sonde Lunik 3 erstmals die von der Erde nicht sichtbare Mondrückseite fotografiert hatte, waren es ab Mitte der Sechzigerjahre die USA, die im Vorfeld der Apollo-Missionen den Mond mit Sonden und robotischen Werkzeugen intensiv erforschten. Die Kamikaze-Sonden der Ranger-Serie lieferten bei ihrem terminalen Sturzflug erste hochauflösende Bilder der Mondoberfläche. Fünf Lunar-Orbiter-Sonden kartierten den Erdtrabanten aus der Umlaufbahn, sodass großräumig Geologie und Geodäsie betrieben und so Landestellen bestimmt werden konnten. Schließlich demonstrierten die filigranen, aber robusten Surveyor-Landesonden, dass der Mond eine feste Oberfläche hat und eine Landefähre nicht im Mondstaub versinken würde. Allerdings waren da die großen Teller an den spinnenförmigen Landebeinen bereits konstruiert und wurden zur Sicherheit und auch aus Zeitgründen nicht mehr entfernt.

Die Wissenschaftler, die sich mit dem Mond und der Auswahl der Landestellen beschäftigten sowie mit den Vorbereitungen für die Aktivitäten auf der Mondoberfläche, waren Geologen, Geodäten, Geografen, Geophysiker, Geochemiker und Mineralogen. Neben den Physikern und Astronomen also hauptsächlich Geowissenschaftler. Nun steht "Geo" für Gaia, die Erde. Aber beim Mond handelt es sich freilich um einen "Außerirdischen". Wie also sollten diese Forscher bezeichnet werden? Bei der NASA und dem United States Geological Survey (USGS), dem Geologischen Dienst der USA, wurden sie als Astrogeologen geführt - als "Sternengeologen". Das aber waren die Pioniere dieser Zunft nun wirklich nicht, weder die Don Davis', Ron Greeleys, James Heads, noch der unermüdliche Eugene Shoemaker (der so gerne auch Astronaut geworden wäre und als Geologe auf dem Mond forschen wollte). Ihre Bedeutung für die Apollo-Mondlandungen war enorm. Sie charakterisierten den Mond und die Landestellen, sie hatten eine umfassende Idee für das wissenschaftliche Begleitprogramm und bereiteten die Astronauten, die bis auf eine Ausnahme (den Geologen Harrison 'Jack' Schmitt von Apollo 17) Air-Force- und Marine-Kampfpiloten waren, in Feldübungen und Seminaren auf das Ziel ihrer Missionen vor.

Bezeichnend ist das Postulat von ‚Gene‘ Shoemaker: "Zum Aufstellen der Fahne braucht ihr ein paar Minuten - und was macht ihr die restliche Zeit auf dem Mond?" Die NASA verstand diesen Hinweis und ab sofort war die umfassende Erforschung des Mondes integraler Bestandteil aller Apollo-Missionen. Das traf vor allem für die drei letzten Missionen, Apollo 15, 16 und 17 zu, die mit dem Mondrover schon damals elektromobil waren.

Aus den Astrogeologen wurden Mondgeologen, denn die Methoden und Werkzeuge waren dieselben wie auf der Erde. Und schließlich: nach Apollo entwickelte sich der Berufsstand des Planetenforschers, nicht zuletzt auch deshalb, weil neben der angestrebten Landung von Menschen auf dem Mond auch die beiden Nachbarplaneten der Erde, Venus und Mars, ins Visier der beiden Raumfahrtnationen USA und UdSSR rückten. Zeitgleich zum Apollo-Projekt wurden die beiden Nachbarplaneten der Erde mit zahlreichen robotischen Sonden aus der Nähe erkundet.

Gewiss, der Mond ist kein Planet, aber - und dies war eine der ersten großen Erkenntnisse, die erst durch Apollo möglich wurden - seine Entwicklung und viele seiner Eigenschaften reihen den Mond unter den planetaren Körpern ein: Er hat eine feste Oberfläche, deren Zusammensetzung aus Mineralen mit einem hohen Anteil an Silizium und Aluminium besteht. Tiefer in seinem Inneren, im Mantel, enthält er schwere Mineralen, die reich an Eisen und Magnesium sind. Und schließlich besitzt der Mond sogar einen Eisenkern, wie ihn auch der Merkur, die Venus, die Erde und der Mars haben. Vor allem aber ist die Mondkruste viel älter als die dynamische, durch Plattentektonik immer wieder veränderte Erdkruste. Damit ist der Mond für die Wissenschaftler ein Fenster in die Vergangenheit der Planetenentwicklung.

382 Kilogramm Mond - der 'Heilige Gral'

Am 14. Dezember 1972 kletterte Eugene Cernan, der Kommandant von Apollo 17, als vorerst letzter Besucher von der Erde im Talkessel von Taurus Littrow in die Mondlandefähre Challenger und kehrte zur Erde zurück. Seither wurde der Mond nicht mehr betreten, nach einer ausgesprochen langen Pause von fast drei Jahrzehnten auch nicht mehr von robotischen Sonden mit dem Forschungsauftrag Monderkundung besucht. Das hat seine Gründe. Politisch hatte der Mond nach sechs triumphalen, unfallfreien Landungen ausgedient: "been there, done that", also in etwa: Auftrag erledigt. Aber vor allem gab es für die Wissenschaftler nahezu unendliche Mengen an Daten, Messungen, Bildern und insbesondere an Mondproben auszuwerten. Insgesamt brachten die zwölf Moonwalker 382 Kilogramm an Mondproben zur Erde. Der Heilige Gral der Planetenforschung! Denn von keinem anderen Himmelskörper gibt es Proben extraterrestrischer Herkunft auf der Erde. Ihre Auswertung unter dem Mikroskop und mit den Methoden geochemischer Analytik öffnete der Planetenforschung ein Portal zu fundamentalen Erkenntnissen.

Was die Proben uns lehren

Wie war der Mond entstanden? Fast alles, was wir heute aus den Proben wissen, deutet darauf hin, dass ein Körper von der Größe des Mars die 20 bis 30 Millionen Jahre junge, heiße, sich gerade ein wenig in Kruste, Mantel und Kern sortierende Erde vor 4,52 Milliarden Jahren streifend getroffen hatte. Aus ihrem Mantel war dabei so viel Material herausgeschleudert und verdampft worden, dass aus dem Kondensat der Erde ein Trabant entstehen konnte - der Mond. Wie hat sich dieses planetare Gespann entwickelt? Heiß, und nicht kalt! In den Siebzigerjahren war es ein großes Streitthema, ob sich die Erde nach ihrer Entstehung aus kleinen Körpern, den Planetesimalen, kalt zusammengefügt hatte oder ob sie ein extrem heißes Entwicklungsstadium durchlief. Die Wärme wäre in diesem Fall bei den Kollisionen und durch den Zerfall radioaktiver Elemente freigesetzt worden.

Heute wissen wir: Letzteres ist der Fall. Die junge Erde ebenso wie der Mond waren am Anfang von einem vielleicht Hunderte von Kilometern tiefen glühenden Magma-Ozean bedeckt, auf dessen Oberfläche leichtere Minerale auftrieben und abkühlten, und die schwereren in die Tiefe sanken, einen mächtigen Mantel bildeten und im Zentrum ein Kern aus Eisen und Nickel entstand. Ein Prozess, der 'stilbildend' für alle Planeten des inneren Sonnensystems (und auch den Mond) war. Das galt selbst für einige große Körper in größerer Entfernung zur Sonne und wird von den Geologen Differentiation genannt. All das und noch viel mehr lernten die Wissenschaftler von den Mondproben. Und dennoch ist die Frage der Mondentstehung nicht vollständig geklärt. Proben von der Mondrückseite aus einem gewaltigen Einschlagskrater, in dem Material aus großen Tiefen zu finden ist, könnten diese Frage klären.

Sechs Landungen mit Apollo-Kapseln auf dem Erdtrabanten haben eindrücklich gezeigt, dass die Rolle von Menschen, von Astronauten, bei der Erforschung unserer unmittelbaren kosmischen Nachbarschaft von unschätzbarem Wert ist. Zumindest gilt das für jene Zeit, in der die Automatisierung und die Robotik noch nicht so weit fortgeschritten waren wie heute. Bei Betrachtung der ferngesteuerten, faszinierenden Landesonden und Fahrzeuge auf dem Mars ist die immense Ausbeute an Daten und Forschungsergebnissen überaus beeindruckend. Doch auch die Leistung der Astronauten auf dem Mond ist nach wie vor beispiellos: Der Mensch geht bei den ihm übertragenen Aufgaben intuitiv vor, wozu bis heute noch kein Roboter in der Lage ist - der Mensch kann auch ohne Informationen Entscheidungen treffen. Was ein Marsrover in vielen Tagen, Wochen in zuvor programmierten und von der Erde kommandierten Schritten ausführt, erledigt ein Astronaut in wenigen Minuten oder Stunden.

Zurück zum Mond? - Zurück zum Mond!

Was bedeutet diese Momentaufnahme für die Zukunft der Mondforschung? Noch sind viele Fragen hinsichtlich des Ursprungs des Mondes und der frühen Geschichte des Erde-Mond-Systems nicht beantwortet. Hier Antworten zu finden, wäre nicht zuletzt auch hinsichtlich des Rätsels, wann und wie auf der Erde das Leben entstehen konnte, von großer Wichtigkeit. Die Entwicklung der Erde in den Anfangsjahren ihrer viereinhalb Milliarden Jahre alten Geschichte ist noch nicht recht verstanden - der Mond, aber auch der Mars, könnten helfen, diese Rätsel zu lösen. Auf der Wunschliste der Mondforscher steht die (gern auch robotische) Entnahme weiterer Proben ganz oben, vor allem an tiefen Stellen im South Pole-Aitken-Einschlagsbecken auf der Mondrückseite: Dort könnten Gesteine aus dem Mantel des Mondes aufgeschlossen sein. Diese könnten uns zeigen, wie die Frühzeit des inneren Sonnensystems abgelaufen ist. Die Mondrückseite, die wegen der 28-tägigen Eigenrotation der Erde von der Erde aus nie sichtbar ist, böte auch der Radioastronomie eine wunderbare Beobachtungsplattform: Hier stören keinerlei Radiosignale von der Erde die Suche nach dem Echo des Urknalls. Und die Materialforscher hätten im perfekten Vakuum auf dem Mond ein ideales Labor.

Auch Menschen - Astronauten ebenso wie Kosmonauten, Taikonauten oder auch "Euronauten" - werden mittelfristig wieder zum Mond aufbrechen, sei es, um erstmals zeitweilig oder sogar permanent einen anderen Himmelskörper zu besiedeln, oder sei es, um den Mond mit seiner sechsmal geringeren Anziehungskraft als Sprungbrett zum Mars zu benutzen. An den Polen des Mondes gibt es Krater, in deren Inneres nie ein Lichtstrahl vordringt und ohne Atmosphäre auch keine Wärme gelangt: An diesen dauerhaft dunklen Stellen existiert Eis, das für Raketentreibstoff aus Wasserstoff und Sauerstoff genutzt werden kann. Dem entgegen sind die steilen äußeren Kraterränder immer von der Sonne beschienen und es besteht ständig direkter Sicht- und Funkkontakt zur Erde.

An einem dieser beschatteten Krater würdigt die Forschergemeinde jenen Mann, der zu Beginn der Apollo-Missionen einforderte, die Landung auf dem Erdtrabanten auch in den Dienst der Wissenschaft zu stellen. Am 31. Juli 1999 schlug die Raumsonde Lunar Prospector geplant an einem nach ihm benannten Krater auf. Sie brachte am Ende ihrer zweijährigen Mission einen Teil der Asche des 1997 verstorbenen Mondgeologen Eugene Shoemaker zum Ort seiner Sehnsucht.

Dieser Artikel ist ebenso im DLRmagazin 160 erschienen.

Zuletzt geändert am:
09.07.2019 13:11:45 Uhr

Kontakte

 

Prof. Dr. Ralf Jaumann
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Institut für Planetenforschung, Planetengeologie

Tel.: +49 30 67055-400

Fax: +49 30 67055-402
Ulrich Köhler
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Institut für Planetenforschung

Tel.: +49 30 67055-215

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Elke Heinemann
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

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