Chandrayaan-1

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Chandrayaan I (vereinfachte künstlerische Darstellung)

Chandrayaan I (Chandra=Mond, yaan=Schiff, Chandrayaan bedeutet in Hindi: "Reise zum Mond") ist eine Raumsonde der indischen Raumfahrtagentur ISRO, die in der ersten Hälfte 2008^[1] starten und mindestens zwei Jahre lang den Mond umkreisen soll. Dies ist die erste Mission Indiens, die über den Erdorbit hinausgehen soll. Das Ziel der Mission ist Prüfung und Verbesserung der technologischen Kapazitäten Indiens im Weltraum, sowie Erhalt von wissenschaftlichen Informationen von der Mondoberfläche. Die Gesamtkosten der Mission werden auf etwa 100 Millionen US-Dollar geschätzt.

[Bearbeiten] Technik

Die Sonde hat eine kubische Form mit einer Kantenlänge von etwa 1,5 Metern und wird beim Start 1050 kg wiegen, wobei die Leermasse 440 kg und die Masse nach dem Einschuss in die Mondumlaufbahn 523 kg betragen wird. Die Konstruktion basiert auf dem flugerprobten IRS-Erdbeobachtungssatelliten.

Die Energie liefert ein Solarmodul, das 750 Watt erzeugt und einen Lithium-Ionen-Akkumulator zur Energiespeicherung verwendet. Die Sonde besitzt ein Antriebssystem, das zwei Treibstoffe verbrennt und für das Einschwenken in den Mondorbit und zur Lageregelung verwendet wird. Der Raumflugkörper ist Drei-Achsen-stabilisiert und nutzt dazu Lagekontrolldüsen sowie Gyroskope. Zur Navigation werden Sternensensoren, Beschleunigungsmesser und ein Inertial Measurement Unit eingesetzt. Die Kommunikation zur Fernsteuerung erfolgt im S-Band, die wissenschaftlichen Daten werden im X-Band übertragen.

Zusätzlich soll eine etwa 20 Kilogramm schwere Landesonde an Bord sein, die sich von der Muttersonde am Anfang der Mission lösen wird, um die Mondoberfläche zu erreichen. Die Landesonde verfügt über keine Triebwerke und wird daher ungebremst auf dem Mond aufschlagen. Ein Massenspektrometer, eine Videokamera und ein Radar-Höhenmesser sollen auf der Landesonde verbaut werden.^[2]

[Bearbeiten] Instrumente

Die wissenschaftliche Nutzlast der Raumsonde hat eine Masse von 55 Kilogramm und beinhaltet sowohl indische als auch von der NASA und der Europäischen Raumfahrtagentur ESA bereitgestellte Instrumente, zudem ist ein bulgarisches Instrument mit an Bord.

TMC (Indien): Die Terrain Mapping Camera ist eine Stereo Kamera, die eine Auflösung von 5 Metern hat und einen 20 km breiten Streifen im panchromatischen 500-850 nm Band erfassen kann. Sie wird zur Erstellung einer hochauflösenden 3D-Karte des Mondes eingesetzt.^[2]

HySI (Indien): Das Hyper Spectral Imager wird eine mineralogische Kartierung im 400-950 nm Band mit einer spektralen Auflösung von 15 nm und räumlichen Auflösung von 80 m durchführen. Das Instrument kann einen 20 km breiten Streifen in 64 verschiedenen Spektralbänder erfassen.^[2]

LLRI (Indien): Das Lunar Laser Ranging Instrument wird mit Hilfe eines 10 mJ Nd:YAG-Lasers die genaue Flughöhe der Sonde über der Mondoberfläche ermitteln und somit eine topografische Karte des Mondes erstellen. LLRI wird dabei die Daten der TMC-Kamera ergänzen. Die vertikale Auflösung des Instruments beträgt ca. 5 m, der Laser arbeitet mit einer Frequenz von 10 Hz und einer Impulsdauer von 5 ns.^[2]

HEX (Indien/ESA): High Energy X-ray Detector für Röntgenstrahlung mit Energien im Bereich von 20 - 250 keV, mit dem das Vorkommen von schweren Elementen wie 210Pb (im 46,5 keV Band), 222Rn, Uran und Thorium auf dem Mond untersucht werden soll. Die räumliche Auflösung des Instruments beträgt 40 km in niedrigen Energiebereichen (<60 keV). HEX soll von Indien mit Hardware-Unterstützung von der ESA gebaut werden.^[2]

CIXS (ESA - Großbritannien): Chandrayaan-1 Imaging X-Ray Spectrometer für Röntgenstrahlung mit Energien im Bereich von 0.5 - 10 keV, mit dem das Vorkommen leichter Elemente wie Magnesium, Aluminium, Silizium, Kalzium, Titan and Eisen auf dem Mond untersucht werden soll. Das Instrument enthält zusätzlich einen Solar X-ray Monitor (SXM), mit dem die Röntgenstrahlung der Sonne im Bereich von 2 - 10 keV gemessen wird, um so CIXS zu kalibrieren und den Einfluss der Sonnenstrahlung auf die Messergebnisse zu minimieren. CIXS wird vom Rutherford Appleton Laboratory gebaut und ist eine Kopie des D-CIXS/SXM Instrumentes der SMART-1 Raumsonde.^[2]

SARA (ESA - Schweden): Sub keV Atom Reflecting Analyser soll die Zusammensetzung der Teilchen, die vom Sonnenwind aus der Mondoberfläche herausgeschleudert werden, untersuchen. Außerdem soll das Magnetfeld untersucht werden. Das Instrument wird vom schwedischen Institut für Weltraumphysik in Zusammenarbeit mit dem Physikalischen Institut der Universität Bern (CH) gebaut.

SIR-2 (ESA - Deutschland): Near-Infrared Spectrometer dient der Ermittlung der mineralogischen Zusammensetzung des Mondes im nahen infraroten Band mit Wellenlängen von 900 - 2.400 nm. Das Instrument wird in Deutschland vom Max Planck Institut für Aeronomie gebaut und ist eine Kopie des SIR-Instrumentes der SMART-1 Raumsonde.

M3 (NASA): Das Moon Mineralogy Mapper wird von der amerikanischen Weltraumagentur NASA bereitgestellt. Es ist ein abbildender Spektrometer, der zu einer mineralogischen Kartierung des Mondes eingesetzt wird. M3 arbeitet im 700-3000 nm Band (optional im 400-3000 nm Band) mit einer spektralen Auflösung von 10 nm und räumlichen Auflösung von 63 m im Targeted Mode sowie 125 m im Global Mode. Das Instrument kann einen 40 km breiten Streifen in 640 verschiedenen Spektralbändern erfassen (hyperspektral). Die Optik des Instruments ist aus Aluminium gefertigt, die Masse beträgt weniger als 10 kg und der Energiebedarf weniger als 13 Watt. Das Instrument wird von der Brown University und dem JPL entwickelt.^[3]^[4]

RADOM (Bulgarien): Das Radiation Dose Monitor dient der Messung energiereicher Partikel im lunaren Umkreis. Das Instrument wird von der Bulgarischen Wissenschaftsakademie entwickelt.^[2]

Mini-SAR (NASA): Mitte 2005 fanden Gespäche über den Mitflug eines amerikanischen Synthetic Aperture Radars statt. Das Radar wurde von US-Verteidigungsministerium und dem Applied Physics Laboratory der Johns Hopkins University entwickelt und soll die Polarregionen des Mondes nach Wassereisvorkommen absuchen. Sollte die 2008 startende US-Sonde Lunar Reconnaissance Orbiter über ein ähnliches Radar verfügen, könnten beide Geräte in einem bistatic Modus arbeiten, wobei eines der Geräte als Sender und das andere als Empfänger fungiert. Dadurch ließe sich die Frage nach dem Wassereis auf dem Mond endgültig beantworten.^[5]^[2]

[Bearbeiten] Ablauf der Mission

Die Raumsonde wird mit einer modifizierten PSLV-Trägerrakete vom Satish Dhawan Space Center in Sriharikota an der südostlichen Küste Indiens gestartet. Der Start ist zur Zeit auf März 2008 angesetzt. Die Trägerrakete wird Chandrayaan-1 in einem 240 x 36000 km Geotransferorbit absetzen. Nach einem 5,5 Tage langen Transfer zum Mond wird die Sonde in einen anfänglichen 1000 km hohen nahezu kreisförmigen Orbit um den Mond eintreten. Die Höhe des Orbits wird zu Testzwecken der Sonde auf 200 km heruntergesetzt, schließlich nimmt Chandrayaan-1 einen 100 km hohen kreisförmigen Arbeitsorbit ein. Er wird mindestens zwei Jahre lang im Mondorbit arbeiten und Daten zurück zur Erde senden.