© NASA | Apollo 17: Rückkehr zum Rover
Die Wissenschaft auf dem Mond und die Wissenschaft des Mondes sind zwei sehr interessante und aufstrebende Felder der Erforschung des Weltraums. Während bereits vor 40 Jahren die Menschheit die Oberfläche des Mondes betreten hat, verbleiben einige Bereiche des Mondes bis heute noch unerforscht (z.B. die Rückseite des Mondes). Die Erforschung des Mondes wird maßgeblich von Untersuchungen des inneren Aufbaus des Mondes, des lunaren Kerns und der Oberfläche bestimmt. Daher sind seismische Messungen und Messnetzwerke auf dem Mond unerlässlich, um ein besseres Verständnis für unseren nächsten Nachbarn zu erhalten. Das Hauptproblem auf der rückwärtigen Seite des Mondes ist die fehlende Kommunikation zur Erde. Aber gerade die Rückseite des Mondes ist ein wichtiger Zielbereich für die Forschung, z.B. für den Bau neuer Teleskope, welche von dort aus in der Lage wären, in die Tiefen des Weltalls zu blicken ohne Störungen durch die Erde. Neben der fehlenden Kommunikation gibt es ein großes Problem hinsichtlich der extremen thermischen Verhältnisse mit Temperaturdifferenzen von -160°C bis 130°C. Diese Herausforderungen können nur durch den Aufbau entsprechender Infrastrukturen bewältigt werden, welche die Messsysteme ausreichend schützen.
Das Arbeitspaket 1200 umfasst den Entwurf bzw. die Konzeptionierung von Oberflächenexperimenten und Instrumenten für geophysikalische Untersuchungen.
Die Untersuchung des tiefen Inneren des Mondes bedarf eine Reihe von geophysikalischen Instrumenten oder sogar eines Netzwerkes dieser Instrumente. Eine mögliche Instrumentation beinhaltet Seismometer, Gravimeter, Neigungsmesser und geodätische Instrumente wie Laserreflektoren oder Ortungsbaken. Dabei wird geprüft, ob sich eine robotische Mission mit einer stationären und einer mobilen (Rover) Komponente eignet, um ein sowohl aktives als auch passives seismisches Experiment in Verbindung mit geologischen Untersuchungen zu Gesteinszusammensetzung und Gehalt flüchtiger Bestandteile umzusetzen. Die stationäre Komponente wird aus verschiedenen Modulen für Kommunikation, Energieversorung und einer seismischen Quelle bestehen, des Weiteren wird ein vom Rover auszubringendes Netzwerk von seismischen Sensoren an Bord sein. Der Rover wird Entfernungen von 10km zurücklegen und dazwischen zur Basisstation zurückkehren. Um die Effizienz des seismischen Experiments zu optimieren, wird der Rover in der Lage sein mit der Basisstation zu kommunizieren, um die seismische Quelle so oft auszulösen wie nötig damit ein nützliches Signal-Rausch-Verhältnis in den Daten erreicht wird. Es müssen dazu noch geeignete Quellen ermittelt werden. Aus diesem Konzept folgen verschiedene Forschungsaufgaben:
- Neuauswertung der Apollo LSPE-Daten (LSPE – Lunar Seismic Profiling Experiment) im Hinblick auf die verbesserte Positionseinmessung der Einschläge, zur Neubeurteilung der Tiefen- und Grenzbereichsauflösung
- Optimierung des seismischen Netzwerkdesigns: Abwägungen bzgl. Sensortypen, Sensorenanzahl, Netzwerkgeometrie und seismischer Quellen
- Optimierung der Versuchsprotokolle: Minimierung des Energieverbrauchs der seismischen Quelle, Wiederholbarkeit, Beschränkungen während der Tag-/Nachtzyklen
- Entwicklung von Kameratechnologien für geologische Untersuchungen
Ein wie oben beschriebenes Konzept für ein lunares, autonom durchgeführtes Experiment setzt die Entwicklung/Optimierung verschiedener Systemkomponenten voraus:
- Skalierbare Energiequellen (oder verschiedene Typen von Energiequellen) zur Verwendung in Zentralstationen, kleineren Instrumenten, Ortungs- und Navigationsbaken, mobilen Einheiten
- Ein Modulsystem z.B. für Energie, Kommunikation, wissenschaftliche Experimente
- Navigationsbaken z.B. zur Positionierung mobiler Komponenten
- Autonome Bewegungsmöglichkeit z.B. zur Inspektion entlegener Gebiete, Transport von Komponenten
- Kommunikation zwischen stationären und mobilen Einheiten (z.B. zur Optimierung des Signal-Rausch-Verhältnisses während dem Auslösen des seismischen Experiments)
- Fähigkeiten der Manipulation von Objekten z.B. zum Errichten der nötigen Infrastrukturen, zum Ausbringen von Instrumenten, zum Umgang mit Proben
