Chang’e 4
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| NSSDC ID | 2018-103A | |||||||||||||||
| Missionsziel | Erdmond | |||||||||||||||
| Auftraggeber | CNSA | |||||||||||||||
| Trägerrakete | Changzheng 3B/E | |||||||||||||||
| Startmasse | Lander: 1.200 kg Rover: 140 kg | |||||||||||||||
| Verlauf der Mission | ||||||||||||||||
| Startdatum | 7. Dezember 2018 | |||||||||||||||
| Startrampe | Kosmodrom Xichang | |||||||||||||||
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Chang’e-4 (chinesisch 嫦娥四號 / 嫦娥四号, Pinyin Cháng'é Sìhào) ist eine Raumsonde der China National Space Administration (CNSA), die am 7. Dezember 2018 gestartet wurde und aus einem Lander mit einem Rover besteht. Chang’e-4 ist Chinas zweiter Mondlander und Rover. Nach der erfolgreichen Landung von Chang’e-3 wurde Chang’e-4, ursprünglich eine baugleiche Reservesonde für die Vorgängermission, an neue wissenschaftliche Ziele angepasst.[1] Wie seine Vorgänger ist das Raumfahrzeug nach Chang’e, der chinesischen Mondgöttin, benannt.
Die Sonde landete am 3. Januar 2019 um 3:26 Uhr MEZ erfolgreich im Mondkrater Von Kármán im Südpol-Aitken-Becken auf der Mondrückseite.[2]
Übersicht
Das chinesische Mondforschungsprogramm hat drei Phasen: Die erste Phase bestand im Erreichen des Mondorbits – vollbracht durch die Missionen von Chang’e-1 im Jahr 2007 und Chang’e-2 im Jahr 2010. Die zweite war das Landen und Aussetzen eines Rovers auf dem Mond, wie es durch Chang’e-3 im Jahr 2013 und nun von Chang’e-4 im Januar 2019 erfolgte. In der dritten Phase sollen Mondproben von der erdzugewandten Seite gesammelt werden und zur Erde geschickt werden – eine Aufgabe für die zukünftigen Missionen Chang’e-5 und Chang’e-6. Das Programm soll in den 2030er Jahren bemannte Mondlandungen ermöglichen, mit dem Ziel, einen Außenposten in der Nähe des Südpols zu errichten.[3][4][5]
Die Chang’e-4-Mission wurde am 30. November 2015 im Rahmen der zweiten Phase des chinesischen Mondforschungsprogramms gestartet. Xu Dazhe, Direktor der China National Space Administration, sagte in der Eröffnungsrede, dass die Chang’e-4 Mission eine Plattform für internationale Kooperationen und gemeinsame Neuentwicklungen auf vielen Ebenen sein sollte.[1]
Das chinesische Monderkundungsprogramm bewilligte für Chang’e-4 erstmals private Investitionen von Einzelpersonen und Unternehmen. Ziel sei es, Innovationen in der Luft- und Raumfahrt zu beschleunigen, Produktionskosten zu senken und militärisch-zivile Beziehungen zu fördern.[6] Um die Nutzlasten von ausländischen Partnern zu integrieren, mussten die Ziele der Mission angepasst werden. Dies trug dazu bei, dass die Mission komplizierter wurde und sich verzögerte. Das Ziel der Mission ist die Erforschung von Alter und Zusammensetzung des Gesteins in einer unerforschten Mondregion. Ein weiteres Ziel ist die Entwicklung und Erprobung der erforderlichen Technologien für die folgenden Phasen des Programms. Nach Chang’e-4 soll eine Reihe weiterer roboterbasierter Mondmissionen folgen. Diese sollen, unter anderem mit der Erprobung von Techniken zur Errichtung von Gebäuden, eine bemannte Mondlandung vorbereiten.[7]
Ziele
Zu den wissenschaftlichen Zielen gehören:[8]
- Messung der Mondoberflächentemperatur über die Dauer der Mission
- Messung der chemischen Zusammensetzung von Mondgesteinen und -böden
- niederfrequente radioastronomische Beobachtungen und Untersuchungen
- Studium der kosmischen Strahlung
- Beobachtung der Sonnenkorona, Untersuchung ihrer Strahlungseigenschaften und -mechanismen und Untersuchen der Entwicklung und des Transports koronaler Massenauswürfe (CME) zwischen Sonne und Erde
Komponenten
Relais-Satellit Queqiao
Da eine direkte Funkverbindung mit der Mondrückseite nicht möglich ist, wurde am 21. Mai 2018 um 05:28 Ortszeit der Relais-Satellit Elsternbrücke (Queqiao) vom Kosmodrom Xichang gestartet[9] und im Halo-Orbit um den Erde-Mond Lagrange-Punkt L2 hinter dem Mond stationiert.[10] Der Name des Satelliten leitet sich aus der chinesischen Geschichte vom Kuhhirten und der Weberin ab. Queqiao kann Funksignale zwischen der Erde und Rückseite des Mondes weiterleiten und ermöglicht damit die Kommunikation und Kontrolle während der Mission.
Mikrosatelliten
Im Rahmen der Mission Chang’e 4 wurden zusammen mit Queqiao zwei Mikrosatelliten gestartet. Die beiden Mikrosatelliten haben jeweils die Größe 50 × 50 × 40 cm und ein Gewicht von 45 kg und wurden Longjiang-1 und Longjiang-2 (龙江 – „Drachenfluss“) genannt. Longjiang-1 konnte jedoch nicht in den Mondorbit eintreten,[10] während Longjiang-2 erfolgreich war und 14 Monate lang im Mondorbit operierte, bis er am 31. Juli 2019 um 22:20 Peking-Zeit auf der Rückseite des Mondes kontrolliert zum Absturz gebracht wurde.[11] Diese Mikrosatelliten hatten die Aufgabe, den Himmel in den Frequenzen von 1 MHz bis 30 MHz, entsprechend Wellenlängen von 300 m bis 10 m, zu beobachten, um energetische Phänomene kosmischen Ursprungs zu untersuchen.[12][13][14] Dies war ein langgehegtes Ziel der Wissenschaft, da aufgrund der Ionosphäre der Erde keine Beobachtungen in diesem Frequenzbereich im Erdorbit durchgeführt werden können. Geplant war ein Gruppenflug der zwei Sonden, um Interferometrie betreiben zu können.[12]
Lander und Rover
Der Lander und der Rover wurden sechs Monate nach dem Start des Relaissatelliten am 8. Dezember 2018 um 02:23 Ortszeit mit einer Changzheng-3B/E-Trägerrakete vom Kosmodrom Xichang ins All befördert.[15] Es war die erste Landung überhaupt auf der Rückseite des Mondes. Sie fand in einer unerforschten Region des Mondes statt, die als Südpol-Aitken-Becken bezeichnet wird.
Die Gesamtlandemasse der Einheit betrug 1340 kg, davon entfielen 1200 kg auf den Lander und 140 kg auf den Rover.[16] Nach der Landung fuhr der Lander eine Rampe aus, um den Rover Jadehase 2[17] auf die Mondoberfläche zu bringen. Der Rover misst 1,5 m × 1,0 m × 1,0 m und hat eine Masse von 140 kg.[18]
Wissenschaftliche Nutzlasten
Sowohl Lander und Rover als auch Queqiao und die den Mond umkreisenden Mikrosatelliten tragen wissenschaftliche Nutzlasten. Der Relaissatellit stellt die Kommunikation sicher, während Lander und Rover die Geophysik der Landezone untersuchen sollen. Diese Nutzlasten werden zum Teil von internationalen Partnern in Schweden, Deutschland, den Niederlanden und Saudi-Arabien geliefert.
Lander
Der Lander und der Rover transportieren wissenschaftliche Nutzlasten, um die Geophysik der Landezone mit einer sehr begrenzten chemischen Analysefähigkeit zu untersuchen.
Der Lander ist mit folgenden Instrumenten ausgestattet:
- Landekamera (LCAM)[19][20]
- Terrain-Kamera (TCAM)
- Niederfrequenzspektrometer (VLFRS)[13] zur Erforschung von Sonnenbursts etc.[21]
- Neutronen- und Strahlungsdosis-Detektor (Lunar Neutron and Radiation Dose Detector; LND), ein von Wissenschaftlern des Instituts für Experimentelle und Angewandte Physik der Universität Kiel unter der Leitung von Robert Wimmer-Schweingruber entwickeltes Neutronendosimeter, das neben der Messung der für Menschen besonders gefährlichen Neutronenstrahlung, für die es bislang nur stark differierende Modellrechnungen gibt, auch dazu dient, den Wassergehalt des Bodens zu ermitteln.[22] Die ersten Ergebnisse wurden Sönke Burmeister vom Institut am 18. April 2019 bei einer feierlichen Zeremonie in Peking überreicht.[23][24][25] Als im Mai/Juni 2020 im Zuge der Vorbereitung auf die Mars-Mission Tianwen-1 die Ressourcen des Chinesischen Tiefraum-Netzwerks zum Teil vom Mondprogramm abgezogen werden mussten, war der Neutronen- und Strahlungsdosis-Detektor das einzige Gerät der Chang’e-4-Mission, das weiter betrieben wurde.[26][27]
- Der Lander trägt auch einen 2,6 kg schweren Behälter mit Samen und Insekteneiern, um zu testen, ob Pflanzen und Insekten in Synergie schlüpfen und gemeinsam wachsen können. Das Experiment umfasste Samen von Kartoffeln, Raps, Baumwolle und Arabidopsis thaliana, dazu noch Hefe und Taufliegeneier.[28] Am 7. Januar 2019 spross als erstes die Baumwolle.[29][30] Wenn die Larven geschlüpft wären, hätten sie Kohlendioxid produziert, während die gekeimten Pflanzen durch Photosynthese Sauerstoff freisetzten. Die Wissenschaftler um Xie Gengxin und Liu Hanlong von der Chongqing-Universität hofften, dass die Pflanzen und Tiere zusammen eine einfache Synergie innerhalb des Behälters schaffen könnten. Eine Miniaturkamera machte jedes Wachstum sichtbar. Als jedoch am 13. Januar am Landeplatz von Chang’e-4 die Mondnacht einbrach, sank die Temperatur in dem Behälter auf −52 °C und die Lebewesen starben 212,75 Stunden nachdem sie kurz nach der Landung mittels Bewässerung aus der Hibernation geweckt wurden.[31] 1982 züchtete die Besatzung der sowjetischen Raumstation Saljut 7 einige Arabidopsis; es waren die ersten Pflanzen, die im Weltraum blühten und Samen produzierten. Sie hatten eine Lebensdauer von 40 Tagen.
Rover
- Panoramakamera (PCAM)[13]
- Lunar Penetrating Radar (LPR) ist ein Bodenradar[13]
- Visible und Near-Infrared Imaging Spectrometer (VNIS) für die Bildgebungsspektroskopie[32][33][34]
- Advanced Small Analyzer for Neutrals (ASAN) ist ein energetischer Analysator für neutrale Atome des schwedischen Instituts für Weltraumphysik (IRF). Es wird aufzeigen, wie Sonnenwind mit der Mondoberfläche interagiert und vielleicht sogar den Prozess der Entstehung von Mondwasser.[35]
Queqiao
- Evaluationsexperiment Netherlands-China Low-Frequency Explorer (NCLE) zur Vorbereitung möglicher, späterer, radioastronomischer Forschungen im niederfrequenten Radiowellenbereich unterhalb von 30 MHz, insbesondere im Hinblick auf die Erforschung stark rotverschobener Strahlung des neutralen Wasserstoffs aus dem dunklen Zeitalter.[36][37] Unterhalb der irdischen Ionosphäre sind derartige Experimente wegen deren Abschirmwirkung aussichtslos und im niederen Erdorbit stört zu viel elektromagnetische Verschmutzung.[38]
Landezone
Landeplatz ist der Von-Kármán-Krater[39] (180 km Durchmesser) im Südpol-Aitken-Becken auf der erdabgewandten Seite des Mondes.[39] Der Von-Kármán-Krater ist von bis zu 10 km hohen Bergen umgeben, und der Landeplatz liegt auf einer „Meereshöhe“ von 5935 m.[40] Die Fläche, auf der eine Landung möglich war, betrug nur 1/8 der Zielfläche, die die Vorgängersonde Chang’e-3 im Dezember 2013 zur Verfügung hatte. Daher musste Chang’e-4 praktisch senkrecht landen, ein recht riskantes Manöver.[41] Wie bei der Vorgängersonde unterbrach Chang’e-4 eine Minute vor der Landung für etwa 13 Sekunden den Abstieg, um sich 99 m über dem Boden mit Hilfe eines vom Shanghaier Institut für technische Physik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (中国科学院上海技术物理研究所) entwickelten und gebauten Laser-Entfernungsmessers und eines dreidimensional abbildenden Laserscanners desselben Instituts selbstständig einen ebenen und von Felsbrocken freien Platz zu suchen,[42][43] auf den sie sich dann langsam absenkte.[44] Eines der Hauptprobleme hierbei war, dass der während der letzten Phase des Abstiegs der vom Triebwerk aufgewirbelte, elektrostatisch aufgeladene Mondstaub die Systeme der Sonde gefährden konnte.[45][46] Daher hatte die Gruppe Weltraummechanik (空间力学团队) des Instituts für Maschinenbau der Tianjin-Universität unter der Leitung von Cui Yuhong (崔玉红) und Wang Jianshan (王建山) in aufwendigen Computersimulationen und praktischen Experimenten einen möglichst sanften Landeablauf entwickelt.[47] Das Aufsetzen auf den Boden am 3. Januar 2019 um 02:26 UTC erfolgte dann auch ohne Probleme.[48]
Noch im Januar 2019 beantragte China bei der Internationalen Astronomischen Union, die Landestelle 天河基地 (Pinyin Tiānhé Jīdì), also „Basis Milchstraße“ zu nennen, ein Bezug zu der Sage vom Kuhhirten und der Weberin, wo die Milchstraße die beiden Liebenden trennt und nur einmal im Jahr von einem eine Brücke bildenden Schwarm Elstern (der heutige Relaissatellit Elsternbrücke) überbrückt wird. Am 4. Februar 2019 wurde dem Antrag von der IAU stattgegeben, der lateinische Name der Landestelle lautet „Statio Tianhe“.[49][50]
In den folgenden Monaten analysierten Forscher vom Labor für Mond- und Tiefraumerkundung der Nationalen Astronomischen Observatorien, der Fakultät für Astronomie und Weltraumwissenschaften an der Universität der Chinesischen Akademie der Wissenschaften sowie von der Chinesischen Akademie für Weltraumtechnologie, der Herstellerfirma der Sonde, die von der Landekamera und der Terrain-Kamera des Landers und der Panoramakamera des Rovers aufgenommenen Fotos und setzten sie in Bezug zu den von Chang’e-2 sowie dem Lunar Reconnaissance Orbiter der NASA erstellten Mondkarten. Nach photogrammetrischer Auswertung der Bilder konnte die Landestelle auf 177,5991° östlicher Länge und 45,4446° südlicher Breite bestimmt werden, was eine Abweichung von 348 m in der Länge und 226 m in der Breite, also insgesamt 415 m im Vergleich zu den LRO-Daten bedeutet. Zu erklären ist dies mit Messfehlern bei der Bestimmung des Orbits der NASA-Sonde, mit dem unregelmäßigen Gravitationsfeld des Mondes auf seiner Rückseite und in der Kamera begründeten Faktoren. Daher soll nun der Lander von Chang’e-4 als geodätischer Referenzpunkt für die Navigation von Jadehase 2 und für zukünftige Landungen auf der Mondrückseite verwendet werden.[51]
Ergebnisse
Schon bei der Chang'e-3-Mission hatte man mit Bedacht die Landestelle in der Nähe eines Kraters gewählt, und zwar so, dass der Lander noch auf ebenem Grund sicher landen konnte, während der Rover ohne weitere Bohrungen bereits Zugriff auf Auswurfmaterial aus 40–50 m Tiefe hatte, das durch den den Krater produzierenden Meteoriteneinschlag an die Oberfläche geschleudert worden war. Bei Chang'e-4 ging man nun einen Schritt weiter. Das Südpol-Aitken-Becken, mit 2500 km Durchmesser der größte Krater des Sonnensystems, entstand vor etwa 4 Milliarden Jahren, als ein sehr großer Einschlagkörper die Mondkruste (also die oberste Schicht des Mondes) weitgehend abtrug. Spätere Einschläge erzeugten dann den Von-Kármán-Krater und den nordöstlich davon gelegenen Finsen-Krater. Der Vorteil dieser Stelle lag für die Ingenieure darin, dass der ebene Boden des Von-Kármán-Kraters eine sichere Landung gewährleistete, während man hoffte, dass der den benachbarten Finsen-Krater produzierende Einschlag Material aus großer Tiefe nach oben geschleudert hatte.[52][53]
Mantelmaterial
Diese Hoffnung wurde erfüllt. Als sich eine Gruppe von Wissenschaftlern der Nationalen Astronomischen Observatorien der Chinesischen Akademie der Wissenschaften sowie vom Shanghaier Institut für technische Physik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, dem Hersteller des auf den Rover Jadehase 2 montierten Infrarotspektrometers (Visible and Near-infrared Imaging Spectrometer bzw. VNIS),[54] die Daten ansahen, die dieser an zwei 30 m auseinanderliegenden Stellen ermittelt hatte, fiel ihnen als allererstes die außergewöhnliche Menge an kalziumarmen Orthopyroxenen (Pyroxene mit orthorhombischer Symmetrie) auf. Eine weitere Analyse ergab, dass die an jenen zwei Stellen am häufigsten im Regolith vorkommende Mineralgruppe Olivine waren, danach die kalziumarmen Pyroxene, und nur sehr wenig kalziumreiche Pyroxene. Mondgestein mit dieser Zusammensetzung war bisher noch nie gefunden worden, und die Forscher um Li Chunlai kamen zu dem Schluss, dass es sich mit großer Wahrscheinlichkeit um Mantelmaterial handelt, das bei der Entstehung des Finsen-Kraters ausgeworfen worden war, also um Material aus der Schicht unterhalb der auf der Mondrückseite 150 km dicken Kruste.[55][56][57]
Am 15. Mai 2019 veröffentlichten Li Chunlai und seine Kollegen ihren Bericht in der britischen Fachzeitschrift Nature.[58] In einem in derselben Ausgabe veröffentlichten Kommentar stimmte Patrick Pinet, stellvertretender Direktor des Institut de Recherches en Astrophysique et Planétologie der Universität Paul Sabatier in Toulouse und einer der Betreuer des dem chinesischen VNIS ähnlichen OMEGA Visible and Infrared Mineralogical Mapping Spectrometers an Bord der europäischen Mars-Express-Sonde,[59] den Ergebnissen der chinesischen Forscher im Prinzip zu, regte aber an, dass Jadehase 2 im weiteren Verlauf nicht nur den feinkörnigen Boden, sondern auch das reflektierte Licht von größeren Felsbrocken untersuchen sollte.[60][61]
Derzeit liegt die Priorität der Forscher um Li Chunlai jedoch darin, den Rover etwa 2 km nach Südwesten zu steuern. Der Landeplatz von Chang'e-4 befindet sich genau am Rand der Zone, in der Auswurfmaterial vom Finsen-Krater, das seinerzeit strahlenförmig in alle Richtungen geschleudert worden war, auf der Mondoberfläche liegt. Wenn es gelingt, den Rover 2 km radial vom Finsen-Krater wegzufahren, müsste er laut den von den Orbitern Chang'e-1 und Chang'e-2 gemachten Fotos und Spektrogrammen auf nicht von Mantelmaterial kontaminierten Basalt-Regolith stoßen, den die Wissenschaftler zu Vergleichszwecken untersuchen wollen.[62] Aufgrund des unebenen Geländes ist dies jedoch nicht einfach. Am 4. November 2019, am Ende des 11. Mondtags, befand sich der Rover 218 m nordwestlich des Landers.[63] Erst am 18. Februar 2020, am Beginn des 15. Mondtags, konnte ein allmählicher Richtungswechsel nach Südwesten eingeleitet werden,[64] im März 2020 war es dann jedoch wieder nötig, nach Nordwesten zu fahren.[65]
Regolithschichten
Neben dem Infrarotspektrometer besitzt Jadehase 2 ein Bodenradar, mit dem er über zwei 1,15 m lange 60-MHz-Stabantennen auf der Rückseite und drei 500-MHz-Flächendipole von jeweils 33,6 × 12 cm Ausdehnung auf der Unterseite seines Gehäuses, etwa 30 cm über dem Boden, tief in den Regolith hineinblicken kann.[66] Das Radar ist während des Mondtags, wo über die Solarmodule des Rovers Strom zur Verfügung steht, ständig in Betrieb und sendet über die 500-MHz-Antenne alle 0,66 Sekunden einen Impuls in den Boden. Da sich der Rover zwischen den Messpunkten, wo er für detaillierte Untersuchungen stehenbleibt,[67] mit einer Geschwindigkeit von etwa 5,5 cm/s bewegt, ergibt das alle 3,6 cm eine Radarmessung. Die Auflösung dieses Radars beträgt 30 cm, es reicht bis 50 m in die Tiefe. Das niederfrequente Radar hat nur eine Auflösung von 10 m, kann dafür aber bis 500 m in den Boden hineinblicken.[68]
Nachdem Chang’e-4 am 3. Januar 2019 gelandet und der Rover von der Rampe gerollt war, mussten zunächst einige Kalibrierungen durchgeführt werden, dann begann Jadehase 2 ab dem sogenannten „Punkt A“ mit den Messungen. Bis zum Ende seines zweiten Arbeitstages auf dem Mond am 11. Februar 2019 machte er, bei einer insgesamt zurückgelegten Strecke von 120 m,[69] auf 106 m Radarmessungen. Nachdem Li Chunlai und seine Kollegin Su Yan (苏彦) von den Nationalen Astronomischen Observatorien[70] die Daten ausgewertet hatten, was fast ein Jahr dauerte, konnten sie eine erstaunlich diverse Bodenstruktur feststellen, die völlig anders war, als das, was der Vorgängerrover Jadehase im Januar 2014 auf der Vorderseite des Mondes gefunden hatte. An der Landestelle von Chang’e-4 im Südpol-Aitken-Becken fanden die Forscher im oberflächennahen Bereich drei verschiedene Schichten:
- Bis in eine Tiefe von 12 m relativ feinkörniger Sand, mit nur wenigen Felsbrocken darin eingebettet.
- Von 12 bis 24 m Tiefe zunächst eine obere Schicht mit großen Mengen von weitgehend gleichmäßig verteilten Felsbrocken von 20 cm bis 1 m Durchmesser, dann eine sehr viel inhomogenere Schicht mit, entlang der Fahrtstrecke des Rovers, drei Zonen mit zunächst Felsbrocken von 1 bis 3 m Durchmesser, dann 30 cm bis 1 m, und zuletzt 1 m großen Felsbrocken.
- Von 24 bis 40 m Tiefe nahm die Felsbrockendichte stark ab, mit den wenigen Felsen meist im oberen Teil dieser Schicht, darunter sehr feiner Sand.
Li Chunlai und seine Kollegen kommen in einem am 26. Februar 2020 in der amerikanischen Fachzeitschrift Science Advances veröffentlichten Artikel zu dem Schluss, dass, nachdem ein erster Einschlag den Von-Kármán-Krater gebildet hatte, in der Folgezeit multiple Einschläge mit dem Finsen-Krater nordöstlich der Landestelle und dem Von-Kármán-L-Krater, einem Nebenkrater südlich der Landestelle, weiteres Auswurfmaterial produzierten, das die bereits existierenden Felsbrocken zermahlte und durchmischte, während sich zwischen den Einschlagsereignissen durch reguläre Weltraumverwitterung weiterer Regolith bildete. Mittels des Bodenradars lässt sich dieser Prozess, der bislang nur durch Modellrechnungen greifbar war, durch direkte Beobachtung vor Ort im Detail belegen.[71]
Die Messdaten des niederfrequenten Bodenradars sind aufgrund der störenden Wirkung des Rovergehäuses schwierig zu interpretieren. Wissenschaftler vom Institut für Geologie und Geophysik und dem Institut für Informationsgewinnung durch Luft- und Raumfahrt der Chinesischen Akademie der Wissenschaften sowie der Universität für Wissenschaft und Technik Macau unter der Leitung von Lin Yangting (林杨挺, * 1962)[72] analysierten die Daten der ersten drei Mondtage, während denen der Rover gut 160 m zurückgelegt hatte. Nach sorgfältiger Eliminierung der störenden Faktoren kamen sie in einem am 7. September 2020 in der britischen Fachzeitschrift Nature Astronomy veröffentlichten Artikel zu dem Schluss, dass sich die von dem hochfrequenten Radar festgestellten, mit Felsbrocken durchmischten Regolithschichten bis in eine Tiefe von etwa 130 m erstrecken. Danach kommt eine 110 m dicke Basaltschicht, und darunter, ab einer Tiefe von 240 m, erneut eine mindestens 200 m dicke Schicht mit Auswurfmaterial, diesmal vom großen Leibnitz-Krater, der sich im Norden an den Finsen-Krater anschließt.[73][74][68]
Impaktbrekzie
Zu Beginn des achten Arbeitstags auf dem Mond (25. Juli bis 7. August 2019) entdeckte und fotografierte Jadehase 2 in einem frischen Einschlagkrater eine dunkelgrüne, zähflüssig wirkende Masse. Daraufhin entwarfen die für die Steuerung des Rovers zuständigen Ingenieure einen neuen Kurs, um die Tiefe des Kraters und die Verteilung des Auswurfmaterials näher zu bestimmen.[75] Jadehase 2 näherte sich dem Krater vorsichtig und untersuchte die Substanz und das umliegende Material mit seinem Infrarotspektrometer, dasselbe Instrument, mit dem er zu Beginn der Mission bereits das Mantelmaterial aus den Tiefen des Mondes gefunden hatte.[76] Eine Auswertung der hierbei gemachten Fotos und Spektrogramme durch Experten des Nationalen Schwerpunktlabors für Fernerkundung (遥感科学国家重点实验室) am Institut für Informationsgewinnung durch Luft- und Raumfahrt (空天信息创新研究院) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften ergab, dass der Krater mit einem Durchmesser von rund 2 m etwa 30 cm tief war, die unbekannte Masse in der Grube bildete einen länglichen Fleck von 52 × 16 cm. Viele der graubraunen Brocken im Umfeld des Kraters, die man zunächst für Felstrümmer gehalten hatte, wurden im Laufe der Untersuchung von den Rädern des 140 kg schweren Rovers zerquetscht. Es handelte sich also um zusammengebackenen Regolith, der, wie eine spektrographische Analyse zeigte, zu einem beträchtlichen Teil aus Feldspat bestand, dazu noch Olivine und Pyroxene in etwa gleichem Anteil. Das Material wurde zunächst als „verwittertes Norit“ klassifiziert. Die glänzende Masse im Inneren des Kraters wurde – auch durch Vergleich mit Bodenproben, die von den Astronauten der Apollo-Missionen genommen worden waren – als Impaktbrekzie identifiziert. Es konnte allerdings bislang noch nicht geklärt werden, ob es sich hierbei um Material handelt, das aus einem nahegelegenen Krater in den untersuchten Krater hineingeschleudert wurde, oder ob es bei dem Impaktereignis gebildet wurde, das letzteren Krater hervorgerufen hatte.[77] Am 15. August 2020 werden die Ergebnisse in den Earth and Planetary Science Letters im Detail vorgestellt.[78]
Strahlenbelastung
Das Dosimeter der Universität Kiel auf dem Lander von Chang’e-4 misst im Dauerbetrieb die Strahlenbelastung knapp über der Mondoberfläche. Diese schwankt stark, sowohl was die Intensität als auch die Zusammensetzung der Strahlung (Neutronenstrahlung und Gammastrahlung) betrifft. Da sich auf dem Lander auch eine Radionuklidbatterie mit einer Leistung von 5 W sowie mehrere Radionuklid-Heizelemente befinden, waren die Ergebnisse trotz vorheriger Kalibrierung zunächst schwierig zu interpretieren.[79] Bei einer ersten Abschätzung im Februar 2020 konnten die Wissenschaftler in Kiel jedoch bereits sagen, dass die Hintergrundstrahlung auf der Mondoberfläche intensiver ist als auf dem Mars – die Strahlenbelastung bei einem sechsmonatigen Aufenthalt auf dem Mond entspricht etwa der eines einjährigen Aufenthalts auf dem Mars.[80] Nach genauerer Auswertung stellte sich heraus, dass in etwa Mannshöhe über der Mondoberfläche die Belastung durch Neutronenstrahlung zwei- bis dreimal so hoch ist wie im Inneren der Raumstationen Tiangong 1 und Tiangong 2, die sich in einem erdnahen Orbit von knapp 400 km Höhe im Schutz des Van-Allen-Gürtels bewegten, die Belastung durch Gammastrahlen immer noch doppelt so hoch.
Wie die Wissenschaftler um Robert Wimmer-Schweingruber auf der Basis von Messungen des amerikanischen Lunar Reconnaissance Orbiter bereits 2019 vermutet hatten,[22] gibt es neben dem Sonnenwind auch eine durch das Auftreffen von kosmischer Strahlung auf den Mondboden erzeugte, „reflektierte“ Sekundärstrahlung aus Protonen. Dieser Effekt, der für Raumfahrer ein beträchtliches Sicherheitsrisiko darstellt, konnte nun durch In-situ-Messungen mit dem Dosimeter eindeutig nachgewiesen werden.[81] Während des ersten Jahres wurde von dem Dosimeter eine durchschnittliche Strahlenexposition von 1,4 mSv/Tag gemessen. Dies entspricht etwa der effektiven Strahlungsdosis pro Jahr auf einem irdischen Berg von 3500 m Höhe. Wenngleich ein realer Raumfahrer nur wenige Stunden pro Tag im Freien verbringen würde (dort wo das Dosimeter auf dem Lander angebracht ist) und den Rest der Zeit in einer besser geschützten Unterkunft, stellt dies eine nicht zu vernachlässigende Gesundheitsgefährdung dar.[82]
Siehe auch
- Liste der Raumsonden
- Chronologie der Mondmissionen
- Raumfahrt der Volksrepublik China
- Liste von künstlichen Objekten auf dem Mond
Weblinks
- Mondmorgendliche und -abendliche Statusberichte von Lander und Rover (chinesisch)
- Ausführliche Beschreibung der Mission, immer wieder aktualisiert (englisch)
Einzelnachweise
- ↑ a b 雷丽娜: 我国嫦娥四号任务将实现世界首次月球背面软着陆. In: http://www.gov.cn. 2. Dezember 2015, abgerufen am 7. Mai 2019 (chinesisch).
- ↑ Erste Landung auf Mond-Rückseite geglückt, Tagesschau.de vom 3. Januar 2019; abgerufen am 3. Januar 2019
- ↑ Sputnik: China Prepares for Breakthrough Chang'e 4 Moon Landing in 2018. Abgerufen am 10. Dezember 2018 (englisch).
- ↑ Echo Huang, Echo Huang: China lays out its ambitions to colonize the moon and build a “lunar palace”. Abgerufen am 10. Dezember 2018 (englisch).
- ↑ Stuart Clark: China’s moon mission to boldly go a step further. In: The Guardian. 31. Dezember 2017, ISSN 0261-3077 (theguardian.com [abgerufen am 10. Dezember 2018]).
- ↑ Leonard David, Space com's Space Insider Columnist | March 17, 2015 08:00am ET: China Outlines New Rockets, Space Station and Moon Plans. Abgerufen am 10. Dezember 2018.
- ↑ Paul D. Spudis: China’s Moon Missions Are Anything But Pointless. Abgerufen am 10. Dezember 2018 (englisch).
- ↑ Leonard David, Space com's Space Insider Columnist | June 9, 2016 04:14pm ET: To the Far Side of the Moon: China's Lunar Science Goals. Abgerufen am 10. Dezember 2018.
- ↑ 付毅飞: 嫦娥四号中继星发射成功 人类迈出航天器月背登陆第一步. In: http://news.china.com.cn. 22. Mai 2018, abgerufen am 3. Januar 2019 (chinesisch).
- ↑ a b Luyuan Xu: How China's lunar relay satellite arrived in its final orbit. In: The Planetary Society. 25. Juni 2018, archiviert vom am 17. Oktober 2018; abgerufen am 10. Dezember 2018 (englisch).
- ↑ “龙江二号”微卫星圆满完成环月探测任务,受控撞月. In: clep.org.cn. 2. August 2019, abgerufen am 8. August 2019 (chinesisch).
- ↑ a b Pioneering astronomy. Abgerufen am 10. Dezember 2018.
- ↑ a b c d The scientific objectives and payloads of Chang’E−4 mission. In: Planetary and Space Science. Band 162, 1. November 2018, ISSN 0032-0633, S. 207–215, doi:10.1016/j.pss.2018.02.011 (sciencedirect.com [abgerufen am 10. Dezember 2018]).
- ↑ Chang'e-4 lunar far side satellite named 'magpie bridge' from folklore tale of lovers crossing the Milky Way. Abgerufen am 10. Dezember 2018.
- ↑ 赵磊: 探月工程嫦娥四号探测器成功发射，开启人类首次月球背面软着陆探测之旅. In: http://cn.chinadaily.com.cn. 8. Dezember 2018, abgerufen am 6. Januar 2019 (chinesisch).
- ↑ Chang’e 3, 4 (CE 3, 4) / Yutu. Abgerufen am 10. Dezember 2018.
- ↑ Roboter an Bord der "Chang'e 4": Chinas Mond-Rover rollt los - spiegel.de
- ↑ 倪伟: “嫦娥四号”月球车首亮相面向全球征名 年底奔月. In: http://www.xinhuanet.com. 16. August 2018, abgerufen am 6. Januar 2019 (chinesisch).
- ↑ 祝梅: 浙江大学光电科学与工程学院教授徐之海—我向宇宙奔跑不停步. In: zjnews.zjol.com.cn. 8. Februar 2019, abgerufen am 29. April 2019 (chinesisch).
- ↑ 光电科学与工程学院2018年度“我为学科添光彩”突出案例出炉. In: zju.edu.cn. 22. März 2019, abgerufen am 29. April 2019 (chinesisch).
- ↑ 纪奕才、吴伟仁 et al.: 在月球背面进行低频射电天文观测的关键技术研究. In: jdse.bit.edu.cn. 28. März 2017, abgerufen am 30. Juli 2019 (chinesisch).
- ↑ a b 侯东辉, Robert Wimmer-Schweingruber, Sönke Burmeister et al.: 月球粒子辐射环境探测现状. In: jdse.bit.edu.cn. 26. Februar 2019, abgerufen am 28. August 2020 (chinesisch).
- ↑ Denis Schimmelpfennig: Raketenstart erfolgreich: Chinesische Sonde mit Kieler Experiment auf dem Weg zum Mond. In: uni-kiel.de. 7. Dezember 2018, abgerufen am 12. Mai 2019.
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