AAW - Themenheft - AAW

Arbeitsgemeinschaft Astronomie und Weltraumtechnik Darmstadt e.V. - http://www.aaw-darmstadt.de
AAW - Themenheft
zum Multimedia-Abend im Ernst-Ludwig-Saal
Schwanenstr. 42, 64297 Darmstadt-Eberstadt
Aufbruch zum Mond - Geschichte und Zukunft
von Dirk Dehnert im Mai 2009
Quellenangaben
Vieles in diesem Dokument habe ich von den sehr guten Seiten der
freien Online-Enzyklopädie Wikipedia entnommen und wo nötig gekürzt,
ohne, wie ich hoffe, den Sinn des originalen Artikels zu entstellen
(http://www.wikipedia.org/de).
Die Anfahrtskizze auf der letzten Seite des Einbandes ist mit Hilfe von
Google Maps entstanden (http://www.google.de/maps).
Impressum
Dirk Dehnert
Der Mond
AAW-Themenheft
Riedstadt: Mai 2009
1. Auflage 2009
Einbandgestaltung und Layout: Dirk Dehnert
© 2009, Dirk Dehnert, AAW-Darmstadt e.V.
Alle Rechte vorbehalten.
Herstellung: Dirk Dehnert
Printed in Germany
Inhalt
AAW - Themenheft.....................................................................................1
Die Entstehung...........................................................................................2
Scheinbare Bewegung und Umlaufbahn...................................................3
Mondphasen...............................................................................................5
Rotation......................................................................................................7
Libration......................................................................................................8
Die Apollo Lande-Missionen....................................................................11
Apollo 11 – Erste Menschen auf dem Mond......................................11
Apollo 12.............................................................................................12
Apollo 14.............................................................................................13
Apollo 15 – Erstes Mondauto.............................................................14
Apollo 16.............................................................................................15
Apollo 17 – Der Mensch verlässt den Mond......................................17
Beobachtung............................................................................................19
Kalender...................................................................................................22
Weiterführende Literatur und Internet.....................................................24
AAW in eigener Sache.............................................................................25
1
Die Entstehung
Wie der Mond wirklich entstanden ist, weiß niemand ganz genau. In der
Fachwelt gibt oder gab es verschiedene Entstehungstheorien
•
die Abspaltungstheorie
•
die Einfangtheorie
•
die Schwesterplanet-Theorie
•
die Öpik-Theorie
•
die Viele-Monde-Theorie
•
die Kollisionsstheorie (Impakttheorie)
Letztere ist die weithin anerkannte Entstehungs-Theorie des Mondes.
Deshalb wollen wir hier näher auf sie eingehen. Die anderen Theorien
verloren nach und nach an Halt. Einzelheiten zu diesen Theorien bitten
wir Sie der im Anhang aufgeführten Literatur und dem Internet zu
entnehmen.
Nach der Einschlagstheorie kollidierte die frühe Erde (Protoerde), man
nimmt heute an vor etwa 4,5 Milliarden Jahren, mit einem
Himmelskörper etwa der Größe des Mars. Dieses Objekt prallte aber
nicht frontal auf die Protoerde, denn dieser Fall hätte wohl zur
vollständigen Zerstörung beider Himmelskörper geführt. Nein, der
Einschlag vollzog sich eher streifend. Die dabei aus der Erdkruste und
dem Mantel des einschlagenden Körpers in die Erdumlaufbahn
geschleuderte Materie vereinigte sich dort und formte unseren
Erdmond. Der Rest des Impaktors vereinigte sich mit der Protoerde zur
Erde.
Der Mond entstand in einer ungefähren Entfernung von ca. 60.000 km
von der Erde. Die daraus resultierenden Gezeitenkräfte waren sehr viel
größer als Heute. Beide Körper müssen demnach Eiförmig verformt
gewesen sein, als beide noch weitgehend flüssig waren. Die extreme
Reibung in den flüssigen Gesteinen führte zu einer schnellen
Abbremsung der Rotation um den gemeinsamen Schwerpunkt, worauf
sich Erde und Mond voneinander entfernten. Diese frühen Vorgänge
haben die Erdrotation bis zur heutigen Geschwindigkeit beeinflusst.
Noch heute entfernt sich der Mond jedes Jahr ca. 4cm von der Erde.
2
Scheinbare Bewegung und Umlaufbahn
Bezogen auf die Fixsterne umläuft er in 27 Tagen, 7 Stunden und 43,7
Minuten (Siderische Rotation) - im gleichen Drehsinn mit dem sich die
Erde einmal am Tag um ihre Achse dreht - von Westen nach Osten die
Erde.
Aus der Sicht eines irdischen Beobachters umkreist er die Erde
scheinbar an einem Tag und geht dabei, wie auch die Fixsterne, die
Planeten und die Sonne, im Osten auf und im Westen unter. Da die
Bahnbewegung des Mondes denselben, rechtläufigen Drehsinn wie die
Erdrotation hat, dauert sein scheinbarer Erdumlauf 50 Minuten länger
als 24 Stunden. Dieser Unterschied addiert sich im Laufe eines Monats
zu einem Tag, da der Mond in dieser Zeit einen wahren Erdumlauf
vollzieht.
Der scheinbare mittlere Durchmesser des Mondes beträgt 31
Bogenminuten (3.476 km), bei einer mittleren Entfernung seines
Schwerpunktes vom Baryzentrum - gemeinsamer Schwerpunkt des
Erde-Mond-Systems – von 384.400 km, auch große Halbachse
genannt.
Die Umlaufbahn des Mondes ist annähernd kreisförmig. Die größte und
kleinste Entfernung zur Erde weichen nur um 5,5% vom Mittelwert ab.
Die Bahn ist in guter Näherung eine Ellipse der numerischen
Exzentrizität 0,055. Den erdnächsten Punkt der Bahn nennt man
Perigäum. Im Perigäum beträgt die Entfernung im Mittel 363.200 km.
Der erdfernste Punkt heißt Apogäum. Dort beträgt die Entfernung im
Mittel 405.500 km. Die Durchgänge des Mondes durch die Bahnebene
der Erde (die Ekliptik) nennt man Mondknoten (oder Drachenpunkte),
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.
Der erdnächste Punkt der Bahn wird nicht nach genau einem Umlauf
(relativ zu den Fixsternen) des Mondes wieder erreicht. Durch diese
Apsidendrehung umläuft das Perigäum die Erde in 8,85 Jahren. Auch
zwei aufsteigende Knotendurchgänge erfolgen nicht exakt nach einem
Umlauf sondern bereits nach kürzerer Zeit. Die Mondknoten umlaufen
3
die Erde folglich retrograd, das heißt gegen die Umlaufrichtung des
Mondes in 18,61 Jahren. Wenn ein Knotendurchgang mit Neumond
zusammenfällt, kommt es zu einer Sonnenfinsternis, und falls der
Knotendurchgang mit Vollmond zusammenfällt, kommt es zu einer
Mondfinsternis.
Dieser Zyklus führt auch zu den Mondwenden: Der Aufgangsort des
Mondes am Horizont schwankt während eines Monats zwischen einem
südlichsten und einem nördlichsten Punkt hin und her, so wie es auch
bei der Sonne im Verlauf eines Jahres der Fall ist. Im Laufe des
Zeitraumes von 18,61 Jahren verändert sich die Spanne zwischen
diesen beiden Extrempunkten in ihrem Abstand: Der Zeitpunkt (zuletzt
im Jahre 2006), an dem diese Punkte am weitesten auseinander liegen,
heißt große Mondwende, der des geringsten Abstandes kleine
Mondwende. In der frühzeitlichen Astronomie spielten diese
Mondwenden eine wichtige Rolle.
Die Dauer eines Bahnumlaufs des Mondes, den Monat (nach Mond),
kann man nach verschiedenen Kriterien festlegen, die jeweils
unterschiedliche Aspekte abdecken.
1. Nach einem siderischen Monat (27,32 d) nimmt der Mond wieder
die gleiche Stellung zu den Fixsternen ein (von der Erde aus
beobachtet).
2. Nach einem synodischen Monat (29,53 d; Periode der
Mondphasen) erreicht der Mond wieder die gleiche Stellung zur
Sonne (von der Erde aus beobachtet).
3. Einen drakonitischen Monat (27,21 d) benötigt er, um wieder durch
den gleichen Knoten seiner Bahn zu laufen; er ist wichtig für die
Sonnen- und Mondfinsternisse.
4. Einen anomalistischen Monat (27,56 d) benötigt der Mond von
einem Perigäumdurchgang zum nächsten.
Diese Werte nehmen jedoch sehr langsam im Laufe von Jahrmillionen
zu, da sich die Mondbahn vergrößert.
4
Mondphasen
Das Aussehen des Mondes variiert im Laufe seines Bahnumlaufs und
durchläuft die Mondphasen:
1. Neumond (1) – der Mond steht zwischen der Sonne und der Erde,
2. zunehmender Mond (2–4) – abends sichtbar,
3. Vollmond (5) – die Erde steht zwischen der Sonne und dem Mond,
4. abnehmender Mond (6–8) – morgens sichtbar,
5. Halbmond – zunehmend (3) oder abnehmend (7) – ist die
Halbphase (Dichotomie).
5
Diese Darstellung gilt für die Betrachtung von der Nordhalbkugel (der
Erde) aus. Betrachtet man den Mond stattdessen von der Südhalbkugel
aus, so kehrt sich die visuelle Erscheinung um: Neumond (1),
zunehmender Mond (8, 7, 6), Vollmond (5), abnehmender Mond (4, 3,
2). Einem Beobachter in der Nähe des Äquators erscheint die
Mondsichel waagerecht und die Verlaufsrichtung des Phasenwechsels
senkrecht zum Horizont. Diese Abhängigkeit der Lage vom Breitengrad
widerspiegelt sich zum Beispiel bei der Verwendung einer symbolischen
Mondsichel in Form einer Schale auf der Staatsflagge einiger
äquatornaher Länder.
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 –
ein wenig aufgehellt. Diese Aufhellung wird als Erdschein oder 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 (Albedo)
der Erde ist die „Vollerde“ rund 50-mal so hell wie der Vollmond.
Messungen des aschgrauen Mondlichts erlauben Rückschlüsse auf
Veränderungen der Erdatmosphäre. Bei Vollmond beträgt seine
Beleuchtungsstärke 0,2 Lux.
Die ständig erdabgewandte Rückseite des Mondes ist natürlich nicht
immer dunkel, sondern unterliegt dem entsprechend versetzten
Phasenwechsel – bei Neumond wird sie vom Sonnenlicht vollständig
beschienen.
6
Rotation
Infolge der Gezeitenwirkung, die durch die Gravitation der Erde
entsteht, hat der Mond seine Rotation der Umlaufzeit in Form einer
gebundenen Rotation angepasst. Das heißt, bei einem Umlauf um die
Erde dreht er sich im gleichen Drehsinn genau einmal um die eigene
Achse. Daher ist von einem Punkt der Erdoberfläche aus, abgesehen
von kleineren Abweichungen, den Librationsbewegungen, immer
dieselbe Seite zu sehen. Aufgrund der Libration und der Parallaxe,
sprich durch Beobachtung von verschiedenen Punkten etwa bei
Mondaufgang und Monduntergang, sind insgesamt von der Erde aus
knapp 59 % der Mondoberfläche einsehbar. Die restlichen 40 % der
Mondoberfläche konnten erstmals 1959 durch die Raumsonde Lunik 3
beobachtet werden.
Wegen der gebundenen Rotation sähe ein stationärer Beobachter auf
dem Mond die Erde immer an derselben Stelle des Himmels;
abgesehen von den leichten Schwankungen durch die Librationen. Die
Erde geht also außerhalb der Librationszonen auf dem Mond niemals
„auf“ oder „unter“. Ein Beobachter auf der verbleibenden Mondrückseite
kann die Erde somit niemals sehen.
Wegen des Fehlens einer Atmosphäre ist der Mondhimmel nicht farbig,
sondern schwarz, da kein Streulicht beobachtet werden kann. Sterne
kann man jedoch auch auf dem Mond nur nachts sehen, 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 so
groß wie der Mond von der Erde aus. Die Erdphasen werden in einem
synodischen Monat durchlaufen und sind den Mondphasen
entgegengesetzt. Bei Neumond herrscht „Vollerde“ und bei Vollmond
„Neuerde“.
Die Sonne wandert, vom Mond aus gesehen, ebenso wie von der Erde
beobachtet einmal pro Jahr durch den Tierkreis. 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 (Mondnacht) folgt. Ein Tag-Nacht-Zyklus auf dem Mond dauert
somit einen Monat.
7
Libration
In der Astronomie bezeichnet Libration eine echte oder scheinbare
Taumelbewegung eines Mondes gesehen von seinem Zentralkörper.
Fast alle Monde des Sonnensystems befinden sich in einer gebundenen
Rotation um ihren Zentralplaneten, das heißt, sie drehen sich während
eines Umlaufs um den Planeten auch einmal um die eigene Achse.
Deshalb wenden diese Monde ihrem Planeten im Prinzip immer
dieselbe Seite zu. Da die Monde allerdings nicht auf exakten
Kreisbahnen mit konstanter Winkelgeschwindigkeit ihre Planeten
umkreisen,
während
die
Eigenrotation
eine
konstante
Winkelgeschwindigkeit aufweist, und da sich ein Beobachter auf dem
Planeten nicht exakt auf der Verbindungslinie der Massenzentren
befinden muss, sieht der Beobachter im Laufe eines „Monats“ nicht
immer exakt dieselbe Seite des Mondes. Durch die verschiedenen
Effekte, die zu dieser Taumelbewegung führen, sind von der
Erdoberfläche aus im Laufe der Zeit insgesamt 59 Prozent der
Mondoberfläche zu sehen.
Man unterscheidet dabei verschiedene Arten der Libration, die
exemplarisch am Beispiel des Erdmondes vorgestellt werden:
Die Libration in Länge zeigt sich als seitliche Drehung von maximal 7,9
Grad und entsteht vor allem durch die leicht elliptische Umlaufbahn des
Mondes. Wäre die Mondbahn kreisförmig, so wäre seine
Winkelgeschwindigkeit ("Grad pro Sekunde") immer gleich. Wegen der
elliptischen Bahn ändert sich die Entfernung zwischen Erde und Mond
(Perizentrumsdistanz) während eines Umlaufs und damit auch die
Winkelgeschwindigkeit. Sie ist umso größer, je kleiner die Entfernung also am größten in Erdnähe. Die Rotationsgeschwindigkeit des Mondes
um seine eigene Achse bleibt jedoch konstant. Deswegen rotiert der
Mond in Erdnähe scheinbar zu langsam und, wenn er weiter entfernt ist,
schneller als seine Bahnbewegung. Weitere kleine Librationseffekte
entstehen durch die Veränderung der Mondumlaufbahn wegen der
Anziehungskräfte von Sonne und Planeten.
8
Für die Libration in Breite ist der Winkel der Rotationsachse des
Mondes gegenüber dem Lot zur Mondbahnebene (nicht gegenüber dem
Lot der Erdbahnebene!) verantwortlich. Er beträgt 6,7 Grad und bewirkt
ein scheinbares vertikales Kippen des Mondes, so dass man
abwechselnd über seinen Nord- und Südpol hinweg sehen kann.
9
Die parallaktische oder tägliche Libration entsteht durch die Erdrotation
und macht etwa 1 Grad aus. Von Mondaufgang bis Monduntergang
dreht sich die Erde um 180 Grad. Dabei bewegt sich jeder Punkt der
Erdoberfläche, je nach geografischer Breite, um bis zu 12.756 km (ein
Erddurchmesser). Ein Beobachter sieht den Mond bei Mondaufgang
also von einer etwas anderen Position aus und damit unter einem
anderen Betrachtungswinkel als 12 Stunden später, wenn der Mond
untergeht.
10
Die Apollo Lande-Missionen
Die Menschen waren auf dem Mond. Das ehrgeizige Apollo-Projekt der
USA, aufbauend auf den zuvor durchgeführten Mercury und Gemini
Projekten, führte zu insgesamt 6 bemannten Mondlandungen. Apollo 13
scheiterte aufgrund eines explodierten Sauerstofftanks und wir sind
froh, dass die Astronauten nach einer Mondumrundung sicher zur Erde
zurückgekehrt sind.
Weiterhin bedeutet es aber auch, dass insgesamt 12 Menschen unserer
Erde das Privileg genossen, ihren Fuß auf den Mond zu setzen. Für
jeden einzelnen dieser Menschen war dies eine außerordentliche
Erfahrung (mehr darüber können Sie nachlesen in [4]).
Apollo 11 – Erste Menschen auf dem Mond
Besatzung:
Neil Armstrong, Edwin Aldrin, Michael Collins
Apollo 11 war in der Flugsequenz des Apollo-Programms die so
genannte G-Mission, deren Ziel die erste bemannte Landung auf dem
Mond war. Die Planungsphase für Apollo 11 begann im Jahr 1965,
nachdem die Entwicklung der beiden Raumfahrzeuge abgeschlossen
war, und stand unter der Leitung von Christopher Kraft, dem
Flugbetriebsleiter am Manned Spacecraft Center in Houston. Seinem
Team oblag die Ausarbeitung der Checklisten für die Besatzung sowie
des Flugplans, dessen endgültige Version zwei Wochen vor dem Start
am 1. Juli 1969 erschien. Für den Fall einer Verschiebung der Mission
erarbeitete Krafts Abteilung darüber hinaus Flugszenarien für
Startfenster im August und September 1969.
Bei der Auswahl des Landeplatzes für die Mondlandefähre war die
Sicherheit der Astronauten der Hauptgesichtspunkt. Die Mondlandung
musste beispielsweise bei direkter Sonneneinstrahlung und optimalen
Sichtverhältnissen durchgeführt werden; der Rückstart zur Erde musste
ebenfalls bei Tageslicht erfolgen. Diese Richtlinien begrenzten den
Landeplatz für Apollo 11 somit auf ein Gebiet am Äquator des Mondes.
Eine ebenso wichtige Rolle bei der Auswahl spielte die Beschaffenheit
der Mondoberfläche. So bestimmten die Kriterien etwa, dass das
Gewicht der Landefähre ausreichend getragen werden müsse und die
Zahl der Krater und Felsbrocken so klein wie möglich sein sollte.
11
Für den Flug mit Apollo 11 wählte die NASA mit ALS-1 schließlich die
östlichste Landestelle im Meer der Ruhe (Mare Tranquillitatis). Die
Länge der elliptischen Landezone entsprach mit 18,5 Kilometern
ungefähr der Insel von Manhattan. Zwei andere, weiter westlich
liegende Landeplätze dienten im Fall einer Startverschiebung als
Ausweichstandorte, um eine bestmögliche Beleuchtung beim Endanflug
der Landefähre zu gewährleisten.
Apollo 12
Besatzung:
Charles Conrad, Alan Bean, Richard Gordon
Apollo 12 startete am 14. November 1969 um 16:22 UTC, während
eines Gewitters. Das Raumfahrzeug wurde während des Starts zweimal
von Blitzschlägen getroffen. Die Einschläge 36,5 und 52 Sekunden nach
dem Start wurden vermutlich durch einen elektrisch leitfähigen Kanal
aus ionisiertem Gas hervorgerufen, dem Abgasstrahl der Rakete.
Resultat war der zeitweise Ausfall der meisten elektrischen Systeme im
Apollo-Raumschiff, die sich jedoch im Orbit problemlos reaktivieren
ließen.
Bis
auf
den
Verlust
von
neun
unwesentlichen
Telemetriesensoren verlief der Start dennoch plangemäß. Nach einem
Check-out konnte die S-IVB-Stufe für den dreieinhalbtägigen Flug zum
Mond erfolgreich gezündet werden.
Für Apollo 12 wurde ein Landeort bei 3 Grad 11 Minuten und 51
Sekunden südlicher Breite und 23 Grad 23 Minuten und 8 Sekunden
westlicher Länge im Oceanus Procellarum (Ozean der Stürme)
festgelegt. Der Landeplatz wurde so gewählt, dass es möglich war,
Experimentergebnisse von der am 20. April 1967 auf dem Mond
gelandeten Raumsonde Surveyor 3 abzuholen. Conrad und Bean
landeten die Mondfähre am 19. November 1969 um 06:54 UTC nur 163
Meter entfernt von dieser Sonde.
Conrad konnte das Apollo-Raumschiff mit bloßem Auge erkennen, als
es bei der nächsten Mondumkreisung über die Landestelle flog. Ebenso
konnte Gordon aus dem Mutterschiff bei der folgenden Umkreisung
sowohl Surveyor 3 als auch Intrepid sichten. Die Entfernung betrug ca.
110 km.
12
Apollo 14
Besatzung:
Alan Shepard, Edgar Mitchell, Stuart Roosa
Der Start von Apollo 14 zum Mond erfolgte am 31. Januar 1971, 16:03
Uhr Ortszeit (21:03 UTC) vom Kennedy Space Center am Cape
Canaveral, Florida. Am Starttag herrschte schlechtes Wetter, und kurz
vor dem Start wurde der Countdown unterbrochen, um eine Regen- und
Gewitterfront vorüberziehen zu lassen. Apollo 12 war während des
Starts vom Blitz getroffen worden, was zum Ausfall mehrerer Systeme
geführt hatte. Dieses Risiko wollte man nicht nochmals eingehen.
Als Ziel war das Fra-Mauro-Hochland anvisiert, das eigentlich von
Apollo 13 besucht werden sollte. Nachdem ein Problem mit der
Bordelektrik der Antares behoben war, wartete ein sehr umfangreiches
wissenschaftliches Programm auf die Astronauten. Neben einem
erweiterten ALSEP (Apollo Lunar Surface Experiments Package) hatte
die Mannschaft eine ganze Reihe kleinerer Messgeräte im Gepäck.
Dazu gehörten
• ein Radioisotopengenerator (RTG)
• ein passives seismisches sowie
• ein aktives seismisches Experiment, welches Sprengladungen
in die Mondoberfläche schoss
• ein „Suprathermal Ion Detector“ Experiment zum Aufspüren von
Gasen
• ein „Cold Cathode Gage“ Experiment
• ein „Charged Particle Lunar Environment“ Experiment, eine Art
Mörser
• ein Laserreflektor zur Bestimmung des Abstands Erde-Mond
(Satellite Laser Ranging)
• ein „Lunar Portable Magnetometer“ Experiment,
• ein Sonnenwind-Experiment
• sowie Instrumente zur Untersuchung der Mondgeologie und des
Mondgesteins.
Die erste EVA (Extra Vehicular Activity) dauerte 5,03 Stunden, in der die
Astronauten hauptsächlich die Experimente aufstellten. Der zweite
Ausflug am nächsten Tag hatte zum Ziel, am oberen Rand des
Mondkraters Cone, der einen beachtlichen Durchmesser von 300 m hat
und 40 m tief ist, Gesteinsproben zu nehmen. Sie erreichten den Krater
jedoch nicht. Den erstmals mitgeführten „Modular Equipment
Transporter“ (MET; eine Art Handkarren) durch den tiefen Mondstaub
zu bewegen war anstrengend und kostete mehr Zeit und Atemluft als
13
gedacht. Außerdem verliefen sich die beiden Astronauten. In den vier
Stunden und 23 Minuten legten die Astronauten rund drei Kilometer
Wegstrecke auf dem Mond zurück. Am Ende der letzten EVA wurde
Shepard dann auch zum ersten Golfspieler auf dem Mond. Er zog zwei
Golfbälle aus seiner Tasche und schlug sie mittels eines aus dem Stiel
eines Probenentnahmewerkzeugs und einem mitgebrachten Eisen-6Kopf gebauten Golfschlägers mehrere hundert Meter weit, was er mit
„Miles and miles and miles“ kommentierte.
Apollo 15 – Erstes Mondauto
Besatzung:
David Scott, James Irwin, Alfred Worden
Die Saturn V mit der Nummer AS-510 startete am 26. Juli 1971, 13:34
UTC vom Kennedy Space Center, Florida und erreichte nach
12 Minuten die Erdumlaufbahn. Nach zwei Erdumkreisungen wurde die
dritte Stufe ein zweites Mal gezündet und brachte Apollo 15 auf den
Weg zum Mond.
Als Landegebiet wurde die Hadley-Rille im Apenninen-Gebirge des
Mondes ausgewählt. Die Landung erfolgte am 31. Juli um 22:16:29 UTC
mit einer relativ hohen Sinkgeschwindigkeit von 2.0 m/s.
Die erste Extra-vehicular Activity (EVA) von Scott war nach 33 min
beendet, es war eine sogenannte Stand-up EVA, oder wie die
Astronauten meinten eine Sightseeing Tour. Die aufgenommenen Bilder
der bergigen Region waren beeindruckend.
Die erste normale EVA wurde nach einer fünfstündigen Schlafpause
begonnen, während der die beiden Astronauten zum ersten Mal in ihrer
Unterwäsche schlafen durften (Die vorherigen Mannschaften mussten
die Druckanzüge anbehalten).
Als die Crew das Mondauto montierte, musste Scott feststellen, dass
die Vorderlenkung defekt war. Da das Fahrzeug aber auch über eine
Hinterlenkung verfügte, konnte es doch noch verwendet werden. Sie
fuhren zu der Krümmung der Hadley-Rille, dem so genannten Ellbogen.
An dieser rund 1 km breiten und bis zu 300 m tiefen Schlucht
vulkanischen Ursprungs wurden die Messgeräte des ALSEP (Apollo
Lunar Surface Experiments Package) aufgestellt. Die Fahrt dorthin war
ausgesprochen unruhig, so dass bei einem Sechstel der
Erdanziehungskraft das Fahrzeug heftige Sprünge zeigte, und teilweise
nur ein Rad auf dem Boden war. Die Dauer der EVA an diesem Tage
war 6 h 32 min.
14
Die EVA 2 war mit 7 h 12 min die längste und führte die Astronauten
zum ca. 5 km entfernten Mount Hadley. Ein verbessertes Bohrgerät
erlaubte es ihnen dort, Bodenproben aus über 2 Metern Tiefe zu
entnehmen.
EVA 3 ging ein zweites Mal zur Hadley-Rille. Die Crew beendete die
EVA nach 4 h 49 min.
Die Mondfähre verließ die Oberfläche am 2. August um 17:11:23 UTC.
Apollo 16
Besatzung:
John Young, Charles Duke, Ken Mattingly
Der Start erfolgte am 16. April 1972, 17:54 Uhr UTC vom Kennedy
Space Center in Florida. Drei Tage nach dem Start fiel das
Navigationssystem aus. Die Positionsbestimmung musste daher ohne
technisches Gerät, nur mit Hilfe eines klassischen Sextanten erfolgen.
Weiter fiel, kurz nachdem die Mondlandefähre "Orion" sich von dem
Kommandomodul "Casper" in der Mondumlaufbahn getrennt hatte, die
Zündung des Haupttriebwerks der Apollo aus. Die Bodenkontrolle stellte
nach Simulationen fest, dass die redundanten Systeme noch arbeiteten,
so dass die Mission wie geplant fortgesetzt werden konnte.
Ziel war das Cayley-Hochland, in der Nähe des Descartes-Kraters,
welches sie mit fünf 3/4 Stunden Verspätung erreichten. Die Landung
konnte erstmals nicht im Fernsehen übertragen werden, da der Sender
der Mondlandefähre ausgefallen war. Erst als die Anlage des
Mondautos montiert war, konnte das Geschehen wieder verfolgt
werden. Das wissenschaftliche Programm der Mannschaft auf dem
Mond umfasste im nuklear betriebenen ALSEP (Apollo Lunar Surface
Experiments Package):
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ein passives und aktives seismisches Experiment
ein festes, wie auch ein tragbares Magnetometer
ein Wärmefluss-Experiment
ein Detektor für kosmische Strahlung
einige Sonnenwind-Kollektoren
und einen Transponder zur Schwerefeldmessung.
Es wurden erstmals auch astronomische Aufnahmen mittels einer UVKamera durchgeführt (Spektrograf). Der Film wurde auf der Erde
ausgewertet.
15
Drei größere EVAs sollten durchgeführt werden, bei denen das
Mondauto wertvolle Dienste leistete. Gerade vor dem Hintergrund der
Schwierigkeiten mit dem MET der Apollo 14 war dies ein Erfolg.
• Die erste EVA war geprägt durch die Installation der
wissenschaftlichen Experimente in der näheren Umgebung der
Landestelle. Es wurde zudem noch eine kurze Ausfahrt zu den
Kratern Flag und Ray durchgeführt. Die EVA dauerte 7h 11min
und führte noch über eine Strecke von 4,2 km.
• Die zweite EVA führte zu den Kratern Cinco, Stubby und Wreck.
Bei diesem Ausflug wurde ein Bohrer zum Einsatz gebracht, der
Kernproben aus drei Metern lieferte. Die Tour hatte einen
Umfang von 11 km und dauerte 7h 23min.
• Die dritte EVA dauerte 5h 40min und hatte den North RayKrater zum Ziel. Hierbei legte die Crew 11,4 km zurück.
Nachdem Young und Duke in die Kommandokapsel Casper
umgestiegen waren, sollte die Mondfähre wie üblich kontrolliert auf den
Mond stürzen. Nach dem Abkoppeln begann die Fähre jedoch zu
taumeln. Das geplante Zünden der Triebwerke wurde nicht
durchgeführt, so dass Orion noch etwa ein Jahr in der Mondumlaufbahn
blieb.
Vor dem Verlassen des Orbits wurde noch ein kleiner Satellit aus der
SIM Bay des Apollo-Raumschiffs ausgesetzt. Dabei handelte es sich um
das gleiche Modell, das auch schon Apollo 15 in eine Mondumlaufbahn
gebracht hatte. Der Satellit untersuchte die Erscheinungen der
Erdmagnetosphäre sowie den Sonnenwind in Mondnähe und dessen
Einfluss auf das Magnetfeld, bis er auf dem Mond zerschellte.
Der Rückflug selbst ging ohne Probleme vonstatten. Ken Mattingly
führte während des Rückfluges noch eine Außenbordtätigkeit aus.
Insgesamt befand er sich 1h 24min außerhalb der Kapsel.
16
Apollo 17 – Der Mensch verlässt den Mond
Besatzung:
Eugene Cernan, Harrison Schmidt, Ron Evans
Der Start fand am 7. Dezember 1972 um 5:33 UTC statt. Ursprünglich
sollte die Apollo-17-Mission um 2:53 UTC beginnen. Der Countdown
musste jedoch 30 Sekunden vor dem geplanten Zeitpunkt abgebrochen
werden,
weil
ein
Computer
ausfiel.
Dieser
sollte
den
Flüssigsauerstofftank der dritten Stufe der Saturn V unter Druck setzen.
Nach einer Verzögerung von mehr als zweieinhalb Stunden hob die
Rakete von der Startrampe ab. Es war der einzige Nachtstart des
Apollo-Programms.
Cernan und Schmitt landeten mit der Mondfähre "Challenger" in der
Nähe des Littrow-Kraters im Mare Serenitatis. Drei EVAs sollten die
Astronauten auf dieser Mission durchführen. Die mit einer atomaren
Energiequelle ausgestatteten "Apollo lunar surface experiment
package" (ALSEP) wurde während der ersten EVA in der Nähe des
Landeplatzes errichtet, etwas entfernt die verbliebenen Experimente.
Die Versuchs- und Messsysteme umfassten im Einzelnen:
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Ein Wärmefluss-Experiment
Eine Gravimeter-Profilmessung
Eine Gravimeter-Gangmessung
Einen Meteoritenzähler
Systeme für bodenelektrische Messungen
Systeme für bodenmechanische Experimente
Geräte für Atmosphären-Messungen
Detektoren für kosmische Strahlung
Einen Detektor und eine Quelle für Neutronen
Einen Transponder zur Schwerefeldmessung
Aktive Seismometer-Experimente
Zudem wurde auch das bewährte Lunar Roving Vehicle (Mondauto)
zusammengebaut, welches im Gegensatz zu den früheren Einsätzen
keine Defekte an der Lenkung aufwies. Diese Mission benötigte sieben
Stunden und elf Minuten, wobei 14,3 kg Gestein gesammelt wurden.
Am nächsten Tag unternahm die Crew eine Expedition zu diversen
Kratern, darunter auch zum Krater Shorty, wo Schmitt Orange Soil,
orange Kügelchen aus einem glasähnlichen Material fand. Nach sieben
Stunden und 36 min wurde die EVA beendet. Es wurden an diesem Tag
34,1 kg Material gesammelt.
17
Die letzte Exkursion, bei der 62 kg Gesteins- und Bohrkernproben
geborgen wurden, führte die Mannschaft zu mehreren Kratern und
dauerte sieben Stunden und 15 Minuten.
Insgesamt legten die Astronauten mit ihrem Mondauto 34 Kilometer
zurück. Dabei erklommen sie mehrere Krater sowie das Taurus-Gebirge
und sammelten in der Summe 110,4 kg Mondgestein zum
Rücktransport auf die Erde ein. Es war mit 3 Tagen und 3 Stunden
Verweildauer auf dem Mond die längste Mission der Apollo-Serie.
Am 14. Dezember 1972 um 05:40 UT verließ Cernan als letzter Mensch
die Mondoberfläche, die bis heute nicht wieder von Menschen betreten
wurde.
Landestellen Apollo 11, 16 und 17
18
Beobachtung
Der Mond ist das am einfachsten zu beobachtende Objekt unseres
Sonnensystems. Sehen wir ihn doch während eines Umlaufs, die
Astronomen sprechen auch von einer Lunation, ständig seine
Phasengestalt wechseln. Schon mit bloßem Auge sehen wir sowohl die
größten Meere (Meer – früher glaubten die ersten Astronomen diese
riesigen Flächen wären tatsächlich mit Wasser gefüllt. Ähnlich den
Ozeanen auf unserer Erde. Deshalb der Name.) als auch einige
Kraterstrukturen, wie z.B. Tycho mit seinen auffälligen hellen Strahlen.
Neben der Mondfotografie bietet es sich an das Gesehene zu zeichnen.
Keine Angst, das Zeichnen ist gar nicht so schwer. Alles was Sie
benötigen ist ein Satz Bleistifte verschiedener Härtegrade und
Kopierpapier. Auch mit weißen Pastellkreiden lässt sich der Mond
wunderbar auf schwarzem Karton abbilden. Zeichnen lohnt sich sowohl
für das mit freiem Auge Gesehene als auch für das was Sie mit dem
Fernglas oder astronomischen Teleskop sehen. Wobei ein
astronomisches Fernrohr ab einer 150-fachen Vergrößerung schon
motorisch nachgeführt werden sollte, um den Beobachtungskomfort zu
steigern.
Die hier aufgeführten exemplarischen Zeichnungen entstanden allesamt
mit kleinen und mittleren Geräten und moderaten Vergrößerungen.
Theophilus, Cyrillus und Catharina
Gezeichnet von Dirk Dehnert (AAW-Darmstadt) am 31.03.09 in der Zeit
von 19:30 - 20:10 (MESZ) mit Bleistiften (Faber Castell; 2F, HB, 2B und
5B) auf Kopierpapier. Zur Beobachtung benutzte er einen 80mm
Refraktor mit ca. 900mm Brennweite bei ca. 80-facher Vergrößerung.
19
Clavius
Gezeichnet von Frank McCabe (USA - Chicago; Illinois) am 4.4.09 um
03:00 UTC mit Bleistiften (2H, B und 6B) auf Kopierpapier. Zur
Beobachtung benutzte er einen 114mm f/5 Newton-Teleskop bei 135facher Vergrößerung.
Gassendi am Rande des Mare Humorum
Gezeichnet von Richard Handy (USA - Californien) am 9.3.06 in der Zeit
von 04:20 bis 05:56 UTC mit weißen Pastellkreiden auf schwarzem
Karton. Zur Beobachtung benutzte er ein nachgeführtes 12" SCT f/10
(Schmidt-Cassegrain-Teleskop) bei 244-facher Vergrößerung.
20
Hesiodus und Pitatus
Gezeichnet von Serge Vieillard (Belgien) am 1.5.07 mit Bleistiften auf
weißem Papier. Zur Beobachtung benutzer er ein 10" Newton Teleskop
auf einer äquatorialen Plattform (automatische Nachführung) bei 500facher Vergrößerung.
Sinus Iridium (Regenbogenbucht)
Gezeichnet von Richard Handy (USA) am 25.7.07 in der Zeit von 04:47
bis 06:10 UTC mit weißen Pastellkreiden auf schwarzem Karton. Zur
Beobachtung benutzte er ein nachgeführtes 12" SCT f/10 bei 270-facher
Vergrößerung.
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Kalender
Dieser Kalender gibt Ihnen einige Konstellationen des Mondes und der
Planetern für die nächsten Monate an. Es lohnt sich die hier angemerkten Ereignisse entweder mit dem Fernglas oder dem astronomischen Teleskop zu beobachten.
Datum
MESZ
Ereignis
Mai
02.05.09
17:00:00
Venus in größtem Glanz
17.05.09
10:00:00
Mond bei Jupiter, Mond
Abstand 2,2° um 05:00:00
3,0°
nördlich,
21.05.09
10:00:00
Mond bei Venus, Mond
Abstand 5,2° um 05:00:00
6,7°
nördlich,
25.05.09
15:00:00
Jupiter bei Neptun, Jupiter 0,4° südlich,
Abstand 0,4° am 27. (im Fernrohr 23')
Juni
05.06.09
23:00:00
Venus in größter westlicher Elongation (46°),
Sonnenferne von der Erde aus gesehen
13.06.09
20:00:00
Mond bei Jupiter, Mond 3,5° nördlich,
Abstand 4,8° um 01:00:00 am 14.06.09
19.06.09
16:00:00
Venus bei Mars, Venus 2,0° südlich, Abstand
2,0° um 04:00:00 am 20.06.09
21.06.09
07:46:00
Sonne im Sommerpunkt, Sommersonnenwende
23.06.09
10:00:00
Pluto in Opposition zur Sonne
Juli
11.07.09
00:00:00
Mond bei Jupiter, Mond
Abstand 2,9° um 00:00:00
13.07.09
21:00:00
Jupiter bei Neptun, Jupiter 0,6° südlich,
Abstand 0,6° am 10.07.09 (im Fernglas 34')
18.07.09
14:00:00
Mond bei Mars, Mond 4,9° nördlich, Abstand
5,6° um 05:00:00
19.07.09
07:00:00
Mond bei Venus, Mond
Abstand 5,3° um 04:00:00
22
3,6°
5,9°
nördlich,
nördlich,
Datum
MESZ
Ereignis
August
06.08.09
03:00:00
Halbschattenfinsternis des Mondes - von
Mitteleuropa aus schwierig beobachtbar
07.08.09
00:00:00
Mond bei Jupiter, Mond
Abstand 2,3° um 22:00:00
14.08.09
20:00:00
Jupiter in Opposition zur Sonne
16.08.09
05:00:00
Mond bei Mars, Mond 3,2° nördlich, Abstand
2,6° um 04:00:00
17.08.09
23:00:00
Neptun in Opposition zur Sonne
17.08.09
23:00:00
Mond bei Venus, Mond 1,7° nördlich,
Abstand 3,6° um 04:00:00 am 18.08.09
3,4°
nördlich,
September
02.09.09
23:00:00
Mond bei Jupiter, Mond
Abstand 2,0° um 21:00:00
3,1°
13.09.09
18:00:00
Mond bei Mars, Mond 1,1° nördlich, Abstand
4,5° um 01:00:00 am 14.09.09
17.09.09
12:00:00
Uranus in Opposition zur Sonne
22.09.09
23:19:00
Sonne im Herbstpunkt, Tagundnachtgleiche
30.09.09
02:00:00
Mond bei Jupiter, Mond
Abstand 2,2° um 01:00:00
3,0°
nördlich,
nördlich,
Oktober
08.10.09
11:00:00
Merkur bei Saturn, Merkur 0,3° südlich,
Abstand 0,3° um 07:00:00 (20')
12.10.09
03:00:00
Mond bei Mars, Mond 1,2° südlich, Abstand
1,6° um 02:00:00
13.10.09
18:00:00
Venus bei Saturn, Venus 0,6° südlich,
Abstand 0,6° um 07:00:00 (35')
27.10.09
11:00:00
Mond bei Jupiter, Mond
Abstand 5,4° um 00:00:00
3,2°
nördlich,
23
Weiterführende Literatur und Internet
[1] Der Kosmos Mondführer, Jean Lacroux, Christian Legrand
©2000 Franckh-Kosmos Verlags-GmbH & Co. KG
ISBN 3-440-08447-7
[2] Den Mond beobachten, Gerald North
©2000 Spektrum Akademischer Verlag GmbH
ISBN 3-8274-1328-1
[3] Kosmos Himmelsjahr 2009, Hans-Ulrich Keller
©2008 Franckh-Kosmos Verlags-GmbH & Co. KG
ISBN 978-3-440-11350-9
[4] Der Mond, Brigitte Röthlein
©2008 Deutscher Taschenbuch Verlag GmbH & Co. KG
ISBN 978-3-423-24678-1
[5] Mondatlas, Antonin Rükl
©1999 Verlag Werner Dausien, 2. Auflag
Sonderausgabe für den astro-shop, Hamburg
[6] http://de.wikipedia.org Suchen nach Apollo, Mond, Entstehung des
Mondes etc.
[7] Seite der Berliner Mondbeobachter:
http://www.wfs.be.schule.de/pages/Mondbeobachter/index.shtml
[8] Astronomy Sketch of the Day, Viele Zeichnungen des Mondes und
anderer Himmelsobjekte:
http://www.asod.info/
[9] Astronomy Picture of the Day, Fotografien zum Thema Astronomie
(Amateuraufnahmen und Hubble):
http://apod.nasa.gov/apod/
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AAW in eigener Sache
In der Regel treffen sich mehrere Mitglieder der AAW regelmäßig um die
Neumondzeit oder zu anderen astronomischen Ereignissen auf dem
Wiesenparkplatz des Mühltalbades zur gemeinsamen Beobachtung. Die
Termine dieser Veranstaltungen können Sie auf der Home-Page der
AAW unter http://www.aaw-darmstadt.de im Bereich Termine abrufen.
Bitte haben Sie Verständnis wenn eine Veranstaltung kurzfristig
verschoben oder gar abgesagt werden muss. Wir sind natürlich sehr
vom Wetter abhängig und das können wir leider nicht im Voraus planen.
Es lohnt sich also die Ankündigungen im Internet in den Tagen vor der
Veranstaltung genauestens zu beobachten.
Wir hoffen Ihnen mit diesem Heft ein zwar kleines aber wertvolles
Nachschlagewerk an die Hand gegeben zu haben. Wir würden uns sehr
über Ihren Besuch auf der Wiese (am Mühltalbad in DarmstadtEberstadt) oder auf einer der nächsten Veranstaltungen im
Schwanensaal freuen.
In diesem Sinne wünscht Ihnen das gesamte Team der AAW-Darmstadt
viel Freude an der Astronomie und Weltraumtechnik, sowie
Clear Skies
Ihre AAW-Darmstadt
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Anfahrt zum Wiesenparkplatz am Mühltalbad in Da.-Eberstadt
Sobald Sie sich der Wiese in der Dämmerung oder Nacht nähern,
möchten wir Sie bitten das Abblendlicht auf Standlicht umzuschalten
und mit Schrittgeschwindikeit einen freien Parkplatz zu suchen. So
vermeiden Sie die Blendung der schon anwesenden Beobachter.