Indem sie ihr Schiff mitten in einem der Mondkrater zertrümmern, plant eine Gruppe von NASA-Ingenieuren, das Geheimnis des Mondeises in sehr kurzer Zeit und für wenig Geld zu lüften.
Alle Astronomen hassen den Mond. Dieser exorbitant helle Himmelskörper blendet Teleskope ebenso wie die tiefstehende Sonne Autofahrer. Auf dem Mond gibt es keine Atmosphäre, und alle geologischen Prozesse sind längst abgeklungen. Vielleicht sind aus diesem Grund sogar Jahrzehnte nachdem Neil Armstrong und Buzz Aldrin den Mond betraten Karten des Mars detaillierter als Karten unseres nächsten Nachbarn.
Allerdings braucht die NASA heute neue Informationen. Bis 2020 sollen Astronauten auf die Mondoberfläche zurückkehren, und dies wird der erste Schritt sein, dort einen stationären Außenposten zu organisieren. Eine Mondbasis könnte ein idealer Ort sein, um solche Industrien einzusetzen, in denen eine niedrige Schwerkraft wünschenswert ist. Auch Helium-3 kann hier abgebaut werden, um die Kernreaktoren der Zukunft anzutreiben. Darüber hinaus sieht die NASA den Mond als ideale Montage- und Startrampe für zukünftige Missionen zum Mars.
In all diesen großen Plänen spielt Wasser eine Schlüsselrolle, da es in Sauerstoff für Mondsiedlungen und Wasserstoff für Raketentreibstoff zerlegt werden kann. 1998 fand die unbemannte Sonde Prospector Anzeichen von Wasserstoff in Kratern in der Nähe der Mondpole. Zwar ist sich noch niemand sicher, dass Wasserstoff in diesem Fall ein Beweis für das Vorhandensein von gefrorenem Wasser ist, das mit Kometen und Meteoren zum Mond gelangen könnte.
Strike the moon
Die Suche nach gefrorenem Wasser auf der Mondoberfläche wird von einem kleinen sechseckigen Raumschiff durchgeführt, das auf einem leeren Treibstofftank mit einem Gewicht von ungefähr 2 Tonnen montiert ist. Dieser Tank, oder besser gesagt, die Oberstufe der Trägerrakete Atlas V, hat seinen eigenen Namen - Centaur. Das Raumschiff wird diese Stufe in eine stark verlängerte erdnahe Umlaufbahn bringen und dann allmählich seine Parameter ändern, bis es zu einer Kollision mit dem Mond kommt. Das gesamte Post-Launch-Verfahren soll drei bis vier Monate dauern. Die Trennung der Fahrzeuge vor dem Angriff: Das Schiff wird von der Trägerrakete abdocken und sie mit ihrer Düse nach vorne auf einen der Krater am Mondpol richten, sie wird sich selbst abbremsen und in vier Minuten dieselbe Flugbahn einschlagen wie die Kamikaze nach vorne geschickt. Die lichtempfindlichen Instrumente auf dem Schiff werden der NASA helfen, einige Details über die chemische Zusammensetzung der Mondoberfläche aus dem Spektrum des Blitzes zu erfahren, der beim Aufprall entsteht.
Der erste große Schritt der NASA in Richtung einer Mondbasis ist der Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO), ein Satellit, der speziell für die detaillierte Kartierung von Mondlandschaften entwickelt wurde. Im Januar 2006 entschieden sich die Entwickler des LRO-Projekts nach mehrjähriger Arbeit, einen leistungsstärkeren Träger, Atlas V, zu verwenden, um ihr Gerät zu starten, was die Nutzlast um eine ganze Tonne erhöhte. Die Agentur hat sich an ihre zehn Forschungszentren gewandt – wie würden Sie vorschlagen, diese zusätzlichen Möglichkeiten zu nutzen? Eine Entscheidung muss vor Oktober 2008 getroffen werden, wenn sich das erste "Fenster" für den möglichen Start von LRO öffnet.
Lotterielosziehung
Dan Andrews, ein gebürtiger Silicon Valley, der seit 21 Jahren bei der NASA ist, war der erste, der schnell auf den Anruf seiner Agentur reagierte. Zusammen mit mehreren Ingenieuren des NASA Research Center. Ames, er hat das Blue Ice Team organisiert. In der alten Marinekaserne wurde ein Projekt konzipiert, um eine explosive Sondierung von Polarkratern auf der Suche nach Wasser durchzuführen.
Beim Aufprall wird Centaur einen 5 m tiefen Trichter in die Mondoberfläche schlagen und eine 10 km hohe Felsfontäne ausstoßen. Das Schiff muss durch diese Fontäne fliegen und durch Videokameras und Infrarotspektrometer beobachten. Auf diese Weise können wir herausfinden, ob sich in den in den Weltraum ausgestoßenen Felsen Wasser befindet, und wenn ja, wie viel. Das Schiff wird die Ergebnisse der Beobachtungen zur Erde übertragen, bis es auf die Mondoberfläche stürzt. Wissenschaftler erh alten die Ergebnisse innerhalb von Minuten nach dem ersten Aufprall.
Es stand mehr auf dem Spiel als nur herauszufinden, ob es auf dem Mond gefrorenes Wasser gibt. "Das ist eine Chance für uns, wieder ins große Spiel einzusteigen", sagt Andrews. Alternde Windkanäle des Zentrums. Ames und die marineblauen Gebäude im Silicon Valley, einst die Wiege der Erforschung der Luft- und Raumfahrt, stehen jetzt im Schatten der neuen lokalen Giganten Google und eBay. Die NASA hat die Programme dieses Zweigs bereits gekürzt und droht mit einer vollständigen Schließung. In einer solchen Situation keimte für das Forschungszentrum Hoffnung auf – es bestand die Chance, sich neu zu organisieren und als Unternehmen zu agieren, das in der Lage ist, Raumfahrtprojekte mit geringem Budget schnell umzusetzen.
Andrews hatte nicht die Mittel für einen teuren Lander, der ernsthaft auf dem Mond nach Wasser gesucht hätte. Gleichzeitig sollte bedacht werden, dass die Bedingungen in der Zone ewig dunkler Polarkrater, in denen sich Temperaturen von etwa -160 ° C einstellen, für fast jedes Design eines Mond-Rover tödlich sind. Das Team von Blue Ice kam jedoch zusammen mit seinen Partnern bei Northrop Grumman auf einen kühnen Vorschlag – einfach ein Stück der Mondoberfläche umzukrempeln. Das äußerst primitive Raumschiff, das bereits als Lunar Crater Observation and Sensing Satellite (LCROSS) bezeichnet wurde, sollte direkt auf eine Atlas-Rakete unterhalb des LRO passen. Nach dem Start, wenn die LRO sicher auf den Mond zusteuert, bleibt die LCROSS an der Centaur-Oberstufe der verbrauchten Atlas-Rakete festgeschnallt. Mit Hilfe des Gravitationsfeldes des Mondes wird LCROSS nun die Bewegung des Centaur-Blocks steuern und ihn in eine langgestreckte erdnahe Umlaufbahn bringen, sodass er auf einen der Mondpole fallen kann. Wie Andrews sagt: „Das Ganze ist wie das Ziehen eines Busses mit einem Kleinwagen.“
Neun Stunden vor dem Aufprall, 40.000 km von der Mondoberfläche entfernt, sollte sich LCROSS vom Block lösen. Ein zwei Tonnen schwerer Zentaur wird mit der doppelten Geschwindigkeit einer Gewehrkugel in einen dunklen Krater stürzen und eine Fontäne aus explosivem Gestein auf eine Höhe von 10 km emporheben. Vier Minuten später nähert sich LCROSS diesem Brunnen, bewaffnet mit diversen Messinstrumenten. Bevor es auf die gleiche Weise auf die Mondoberfläche prallt, muss es Zeit haben, das vorbeifliegende Gestein chemisch auf das Vorhandensein von Wasser zu analysieren und die Messergebnisse zur Erde zu übermitteln. Drei Monate nachdem die NASA ihren Vorschlag bekannt gegeben hatte, gewann LCROSS 18 weitere Projekte, die von führenden Forschungszentren wie dem Jet Propulsion Laboratory (JPL) und dem Goddard Space Flight Center eingereicht wurden. Jetzt müssen die Ingenieure von Blue Ice nur noch dieses einzigartige Raumschiff zusammenbauen. Dafür wurde ihnen sehr wenig Zeit (nur 30 Monate) eingeräumt, und es wurde mehr als ein bescheidener Betrag (79 Millionen US-Dollar) bereitgestellt. „Was auch immer jetzt passiert“, witzelte Marvin Christensen, der für sie im Center auftritt. Ames von der Funktion des Direktors - aber es sollte mit einer fantastischen (für NASA-Standards) Geschwindigkeit geschehen.”
Preisbarriere
Andrews und sein Team wissen, dass sie keine Zeit haben, ein Projekt zu perfektionieren – es reicht, wenn es einfach funktioniert. Laut NASA-Klassifikation wird LCROSS als „Class D“-Thema deklariert, also eine Arbeit mit niedriger Priorität und „mittlerer bis signifikanter Wahrscheinlichkeit, dass die Aufgabe nicht erfolgreich abgeschlossen wird“. Einfach gesagt, die Agentur entschied sich, ein wenig zu spielen, dh Andrews und sein Team bekamen das Recht, ihr Gerät zu starten, ohne es mit allen hier akzeptierten Backup-Systemen zu versehen und ohne das übliche Testschema zu durchlaufen. „Den Rest erledigen wir, nachdem wir den Mond erreicht haben“, scherzt Scott Horowitz, ein ehemaliger Astronaut, der bis letztes Jahr die Forschungsabteilung der NASA leitete und persönlich grünes Licht für das LCROSS-Projekt gab.- Um den Erfolg vollständig zu garantieren, müsste der Preis des Projekts verdreifacht werden. Aber es ist besser, drei Starts für so viel Geld zu absolvieren, und selbst wenn sich einer als erfolglos herausstellt, werden wir trotzdem gewinnen.“
Selbstentwicklung „von Grund auf“aller „Eisen“drohte das Projekt sofort über das Budget hinaus zu treiben, also versuchten die Macher des LCROSS-Apparats, irgendwie vorhandene Komponenten darin zu kombinieren. Der interne Treibstofftank des Raumfahrzeugs ist ein Überbleibsel aus der Entwicklung eines der Kommunikationssatelliten. Alle Steuergeräte werden einfach von LRO kopiert. Die tragende Struktur, eine Aluminiumhülse, die am ehesten einem Sechsmündungskanal ähnelt, ist der US Air Force entlehnt – sie wurde einst entwickelt, um mit einer Trägerrakete mehrere Satelliten in die Umlaufbahn zu bringen.
Die Blue Ice-Ingenieure bauten aus diesem Stück Eisen einen hervorragenden Rumpf eines Raumschiffs, und seine sechs Luken waren genau richtig, um Ausrüstung zu platzieren - Sonnenkollektoren, Instrumente und Batterien. Das Team von LCROSS hat bereits die Kollegen von Northrop mit ihrer Begeisterung angesteckt. „Ich nenne es den Frankensat-Stil, was Satelliten nach dem Frankenstein-Prinzip bedeutet“, sagt Stephen Hickson, Vizepräsident für fortgeschrittene Strategien. „Nun, ich kaufe nicht unbedingt alle Teile in Baumärkten wie Home Depot, aber so ähnlich.“
Das Füllen von Instrumenten nimmt normalerweise 10-15% des für den Bau des Schiffes bereitgestellten Budgets in Anspruch. Im LCROSS-Projekt dauerte es ungefähr 3%, dh nur 2 Mio. USD. Als der wissenschaftliche Leiter des Projekts, Anthony Colaprit, sich an große Luft- und Raumfahrtunternehmen für elektronische Komponenten wandte, lachten sie einfach, als sie das vorgeschlagene Budget sahen bei ihm. Ich musste mich an kleine Privatfirmen wenden. So wurde ein Nahinfrarot-Spektrometer von einem Hersteller für die betriebliche Kontrolle der Bierstärke in Brauereien gekauft. Den Experten der Agentur, die darauf bestanden, die Aluminiumkisten zu eloxieren, antwortete Anthony, dass er sich nicht weigern würde, auch diese tausend Dollar zu sparen.
Die letzten Augenblicke im Leben des Satelliten werden von bodengestützten Teleskopen, LRO und dem Hubble-Weltraumteleskop überwacht. Die Kollision sollte von Amateurastronomen aus dem Westen der Vereinigten Staaten mit ihren eher bescheidenen Teleskopen gesehen werden. Andrews und seine Kollegen werden den Flug ihres Fluggeräts vom Mission Control Center im Ames Center aus überwachen und an normalen Schreibtischen sitzen, die mit PCs gesäumt sind.
Die Schöpfer dieses Apparates verurteilen ihn selbst in einer Katastrophe und sind doch alle voller Kampfgeist. „Die Zukunft ist spannend“, sagt Andrews. „Wir alle werden ein Stück von uns selbst auf dem Mond hinterlassen.“
