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Chang’e-3 (chinesisch 嫦娥三號 / 嫦娥三号, Pinyin Cháng'é Sānhào) ist die dritte Mond-Sonde der China National Space Administration (CNSA) im Rahmen des Mondprogramms der Volksrepublik China. Die beiden Vorgängersonden Chang’e-1 und Chang’e-2 waren Orbiter, Chang’e-3 landete erfolgreich auf dem Mond und setzte den Mondrover Jadehase (Yutu, 玉兔) ab.[2][3] Der Chang’e-3-Lander ist weiterhin aktiv und liefert Daten.

Chang’e-3
NSSDC ID 2013-070A
Missions­ziel Erdmond
Auftrag­geber CNSA
Träger­rakete CZ-3B[1]
Verlauf der Mission
Startdatum 1. Dezember 2013, 17:30 UTC[1]
Startrampe Kosmodrom Xichang
 
1. Dezember 2013 Start
 
2. Dezember 2013 Transferorbit
 
6. Dezember 2013 Erreichen eines Mondorbits
 
14. Dezember 2013 Landung auf dem Mond
 
25. Januar 2014 Ausfall des Roverantriebs
 
13. Februar 2014 Rover sendet Daten
 
3. August 2016 Ausfall des Rovers
 
ca. 2040 Ende der geplanten Lebensdauer der Radioisotopenbatterie des Landers.

Die Bezeichnungen beziehen sich auf die chinesische Mondgöttin und ihren Begleiter.

MissionsverlaufBearbeiten

Am 1. Dezember 2013 startete Chang’e-3 an Bord einer Rakete vom Typ Langer Marsch 3B vom Kosmodrom Xichang in eine Erdumlaufbahn.[4] 20 Minuten nach dem Start trennte sich die Sonde von der Rakete. Aus der Erdumlaufbahn schwenkte die Sonde in einen Transferorbit ein.[5] Das Einschwenken in eine Mondumlaufbahn am 6. Dezember[6] wurde mit drei Korrekturmanövern vorbereitet, nach einem Bremsmanöver wurde dann eine Kreisbahn um den Mond mit einer Höhe von 100 km erreicht. Nach einer Absenkung des Periselenums auf 15 km wurde durch ein weiteres Bremsmanöver die Landung eingeleitet.[7] Während der letzten 12 Minuten des Abstiegs agierte die Sonde dann völlig autonom und suchte sich selbstständig einen geeigneten Landeplatz.[8]

Chang’e-3
Landeposition von Chang’e-3 auf der Mondoberfläche
 
Galileo-Bild mit der Landeposition von Chang’e-3
 
LRO-Bild mit dem Landeort an der Grenze zwischen dunklerem und hellerem Basaltboden
 
LRO-Bild vom 25. Dezember 2013 mit dem Lander (großer Pfeil) und dem Rover (kleiner Pfeil)
 
Der Krater Zi Wei, dessen östlicher Rand untersucht wurde

Die weiche Landung erfolgte am 14. Dezember um 13:11:18 UTC,[9] einen Umlauf früher als ursprünglich geplant und damit 250 km östlich des Sinus Iridum[10] im Mare Imbrium bei 44,115° N 19,515° W. Es wurden Livebilder vom Abstieg übermittelt.[11] Sechs Stunden später verließ der Rover (Masse 140 kg) über eine Rampe den Lander.[12] Für die Energieerzeugung in Mondnächten hat Chang’e-3 einen Radioisotopengenerator an Bord, der am Mondtag durch Energie aus den beiden Solarpanelen unterstützt wird. Der Mondrover Jadehase hat nur Solarpanele und arbeitet während der Mondnächte nicht. Gegen die nächtliche Kälte hat er ein Radionuklid-Heizelement an Bord.[13]

Zur Unterstützung der Sonde arbeitete China mit der ESA zusammen, die für die Flugphase das ESTRACK-Antennennetzwerk zum Empfang der Funksignale und zur Verfügung stellte. Außerdem half die ESA bei der Positionsbestimmung während der Landung.[14] Inzwischen hat China genug eigene Anlagen für den Betrieb der Sonde.

Am 25. Dezember 2013 wurde das APX-Spektrometer (Active Particle-induced X-ray Spectrometer) des Mondrovers Yutu erstmals eingesetzt, um die chemische Zusammensetzung der Mondoberfläche zu bestimmen. Es handelt sich um ein Röntgen-Spektrometer, das die prozentuale chemische Zusammensetzung von Gesteinen und Mond-Regolith mittels Röntgenfluoresenzspektroskopie und partikelinduzierter Röntgenemission (PIXE) ermitteln soll.[15]

Zwischen dem 27. Januar und dem 13. Februar 2014 erschienen Medienberichte über Funktionsstörungen des Rovers Yutu und Probleme bei seiner Reaktivierung nach der zweiten Mondnacht.[16][17] Es gelang jedoch, den Kontakt mit dem Gerät wieder herzustellen.[18][19] Am 10. März 2014, nach der dritten Mondnacht, meldete sich Yutu von seiner Dauerposition erneut zurück.[20]

Am 3. August 2016 wurde bekannt, dass der Jadehase endgültig „Gute Nacht“ wünscht. Obwohl Yutu für nur drei Monate konzipiert worden war, erkundete der Rover den Mond 31 Monate lang.[21]

Das Luna-basierte Ultraviolett-Teleskop (LUT) der Nationalen Astronomischen Observatorien der Chinesischen Akademie der Wissenschaften auf dem Lander ist dagegen immer noch aktiv (Stand Mai 2019).[22] Da es zum Schutz vor dem elektrostatisch aufgeladenen Mondstaub in eine Kammer eingebaut ist, deren Luke bei Sonnenaufgang und Sonnenuntergang geschlossen wird – Mondstaub steigt verstärkt an Hell-Dunkel-Grenzen auf – gibt es bislang keine Staubablagerungen auf den Spiegeln des Ritchey-Chrétien-Cassegrain-Teleskops.[23][24] Das 238Pu in der Radionuklidbatterie des Landers[25] sollte noch für etwa 30 Jahre reichen, und wenn es nicht zu unvorhergesehenen Zwischenfällen kommt, könnten die Astronomen während dieser gesamten Zeit ihre Beobachtungen im Nahen Ultraviolett-Bereich (400–300 nm) machen.[26]

Für die Chang'e-3-Mission war das TT&C-System des Mondprogramms in den Jahren 2009–2012 so ausgebaut worden, dass die militärischen Tiefraumstationen bei Kashgar und Giyamusi – nur die Volksbefreiungsarmee ist dazu berechtigt und in der Lage, Steuersignale an chinesische Raumfahrzeuge zu senden – mit einem Wellenpaket zwei verschiedene Ziele ansprechen, also Lander und Rover gleichzeitig steuern können. Der Blickwinkel des Ultraviolett-Teleskops kann durch einen in einem gewissen Abstand vor seiner Lichteinfallöffnung montierten und über eine kardanische Aufhängung frei schwenkbaren flachen Spiegel verändert werden.[27] Wenn die Astronomen ein bestimmtes Objekt im Weltall untersuchen wollen, verständigen sie über das Satellitenkontrollzentrum Xi’an die Tiefraumstationen, die dann die entsprechenden Steuerbefehle geben. Der von der britischen e2v (früher English Electric Valve Company, seit 2017 Teledyne e2v) hergestellte AIMO-CCD-Sensor[28] schickt die aufgenommenen Bilder immer wenn Sichtkontakt mit China besteht an die zivilen Bodenstationen in Miyun und Kunming, die während der Mondmissionen dazu eingeteilt sind, den Downlink-Verkehr der wissenschaftlichen Nutzlasten in Empfang zu nehmen.[29]

ErgebnisseBearbeiten

Durch die spektrografischen Aufnahmen der Mondoberfläche, die 1994 von der Clementine-Sonde der NASA, 1998/99 von Lunar Prospector (ebenfalls NASA), 2008/2009 von Chandrayaan-1 der Indian Space Research Organisation und vor allem von Chang'e-1 und Chang'e-2 angefertigt wurden, hatte man schon eine recht gute Vorstellung von der mineralogischen Zusammensetzung der oberen Mondschichten. Die Landestelle von Chang'e-3 wurde mit Bedacht am Rand eines kleinen, nur 27–80 Millionen Jahre alten (also relativ frischen) Kraters mit etwa 450 m Durchmesser gewählt, wo der seinerzeitige Meteoriteneinschlag Material aus 40–50 m Tiefe an die Oberfläche geschleudert hatte.[30] Auf der Ostseite dieses Kraters, seit dem 5. Oktober 2015 offiziell Zǐwēi (紫微, wörtlich „Purpurnes Verbotenes Gebiet“, sinngemäß „Gebiet des Kaiserpalast“) genannt,[31][32][33][34][35] legte der Rover Yutu insgesamt 114 Meter zurück.[36] Während seiner Reise näherte sich der Jadehase auf einem mehr oder weniger J-förmigen Kurs dem Kraterrand, wobei er, neben gelegentlichen Fotostopps, 8 Mal anhielt, um Messungen zu machen. Nach den ersten Auswertungen der von ihm gelieferten Daten maß sein Bodenradar eine zwei bis drei Meter dicke Regolithschicht, gefolgt von einer 41 bis 46 Meter dicken Basaltschicht mit auffallend viel Titanoxid. Darunter liegt innerhalb des Messbereichs von 140 Metern Tiefe eine zweite Basaltschicht mit anderer Zusammensetzung.

Besonders interessant sind die Ergebnisse der spektrografischen Aufnahmen, die der Rover mit Hilfe seines Infrarotspektrometers (Visible and Near-infrared Imaging Spectrometer bzw. VNIS) und seines Alphapartikel-Röntgenspektrometers (Active Particle-induced X-ray Spectrometer bzw. APXS) an vier Stellen von der Mondoberfläche machte. Hierbei gelang der Nachweis der hauptsächlichen Elemente Eisen, Titan, Magnesium, Aluminium, Silicium, Kalium und Calcium sowie einiger Spurenstoffe. Die prozentuale Zusammensetzung des Bodens, was Eisen(II)-oxid (extrem viel), Calciumoxid (viel), Titandioxid (mittel), Aluminiumoxid (wenig) und Siliciumdioxid (sehr wenig) betraf, stand in starkem Gegensatz zu den Bodenproben, die von den Apollo-Astronauten zur Erde zurückgebracht wurden, entsprach aber dem, was die Forscher um Prof. Ling Zongcheng (凌宗成) vom Institut für Weltraumwissenschaften der Shandong-Universität[37] nach den von den Vorgängersonden aus der Mondumlaufbahn gemachten Aufnahmen für diesen Ort erwarteten. Dies zeigte die Sinnhaftigkeit der flächendeckenden Fernaufklärung mittels Orbitalsonden und belegte deren Zuverlässigkeit.[20][38][39]

Die Landestelle erhielt am 5. Oktober 2015 offiziell den Namen Guǎnghán Gōng (廣寒宮 / 广寒宫 ‚Palast der Weiten Kälte‘), nach dem Mondpalast in der chinesischen Mythologie, in dem Chang’e und Yutu lebten.[40]

Ein eher unerfreuliches Ergebnis brachte die Ermittlung der Hydroxyl-Radikal-Dichte in der sehr dünnen Atmosphäre bzw. Exosphäre des Mondes. Prof. Wang Jing (王竞) von der Xinglong Station der Nationalen Astronomischen Observatorien der Chinesischen Akademie der Wissenschaften[41] hatte zusammen mit mehreren Kollegen das Spektrum des Hintergrunds in 498 Bildern analysiert, die das Luna-basierte Ultraviolett-Teleskop (LUT) während der Mondtage von hellen Sternen wie Thuban, Kochab etc. aufgenommen hatte. Die Spektrallinie des OH-Radikals, das durch das Auftreffen von Ultraviolettstrahlung auf vom Sonnenwind erzeugte Wassermoleküle entsteht,[42][43] liegt bei 308,7 nm, also im Beobachtungsbereich des CCD-Sensors in dem 15-cm-Teleskop. Nach Verarbeitung der Daten und Eliminierung von Fehlerquellen kam die Gruppe um Prof. Wang zu dem Ergebnis, dass es in der Exosphäre des Mondes weniger als 10.000 Hydroxyl-Radikale pro Kubikzentimeter gibt, also um 2 Größenordnungen weniger als die 1.000.000 Radikale, die man bei Fernuntersuchungen mit dem Hubble-Weltraumteleskop fand, und um 6 Größenordnungen weniger, als das, was der indische Chandrayaan-1-Mondorbiter festgestellt hatte. Damit gibt es, zumindest im Palast der Weiten Kälte, deutlich weniger Wasser auf dem Mond als bisher angenommen.[44][45][46]

Bis Januar 2016 wurden 35 Gigabyte an Bildmaterial veröffentlicht, die mit den Kameras von Lander und Rover aufgenommen worden waren.[10]

Siehe auchBearbeiten

LiteraturBearbeiten

  • Chang’e-3. In: Bernd Leitenberger: Mit Raumsonden zu den Planetenräumen: Neubeginn bis heute 1993 bis 2018, Edition Raumfahrt kompakt, Norderstedt 2018, ISBN 978-3-74606-544-1, S. 357–362

WeblinksBearbeiten

EinzelnachweiseBearbeiten

  1. a b Worldwide Launch Schedule. Spaceflight Now, 27. November 2013, abgerufen am 28. November 2013 (englisch).
  2. Leonard David: China Readying 1st Moon Rover for Launch This Year. space.com, 19. Juni 2013, abgerufen am 19. Juli 2013 (englisch).
  3. Raumfahrt: Chinesische Sonde soll noch 2013 auf dem Mond landen. spiegel.de, 29. August 2013, abgerufen am 29. August 2013.
  4. Start der chinesischen Mondsonde Chang’e-3. Radio China International, 2. Dezember 2013, abgerufen am 1. Dezember 2013.
  5. Martin Holland: Chinas Mondlandemission erfolgreich gestartet. heise online, 2. Dezember 2013, abgerufen am 3. Dezember 2013.
  6. China launches ‘Jade Rabbit’ rover on first moon landing mission. collectSPACE, 2. Dezember 2013, abgerufen am 3. Dezember 2013 (englisch).
  7. Günther Glatzel: Chang’e 3 auf dem Weg zum Mond. Raumfahrer.net, 1. Dezember 2013, abgerufen am 3. Dezember 2013.
  8. 孙泽洲从“探月”到“探火” 一步一个脚印. In: cast.cn. 26. Oktober 2016, abgerufen am 10. Mai 2019 (chinesisch).
  9. CCTV Live Bericht von der Landung (Memento des Originals vom 15. Dezember 2013 im Internet Archive)   Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/english.cntv.cn
  10. a b heise online: Chinas Rover „Jadehase“: Hunderte Fotos vom Mond veröffentlicht. In: Heise Online. Abgerufen am 29. Januar 2016.
  11. Bilder der Abstiegskamera
  12. Video vom Verlassen des Landers, CCTV
  13. Gunter's Space Page: Chang’e 3 (CE 3) / Yutu. Abgerufen am 23. Dezember 2013.
  14. Raumschiff „Chang’e 3“ gestartet. China gibt Startschuss für erste Mondlandung. RP-online, 1. Dezember 2013, abgerufen am 1. Dezember 2013.
  15. Ralph-Mirko Richter: Mondrover Yutu liefert erste wissenschaftliche Daten. Raumfahrer.net, 6. Januar 2014, abgerufen am 6. Januar 2014.
  16. Zhang Hong: Jade Rabbit moon rover may be beyond repair, state media hints. South China Morning Post, 27. Januar 2014, abgerufen am 27. Januar 2014.
  17. Chinas Mondrover „Jadehase“ ist kaputt. (Memento vom 26. Februar 2014 im Internet Archive). In: 02elf Abendblatt. 12. Februar 2014.
  18. dpa, Xinhua: Chinas „Jadehase“ auf dem Mond wiederbelebt. Heise online, 13. Februar 2014, abgerufen am 13. Februar 2014.
  19. Günther Glatzel: Yutu sendet wieder. Raumfahrer.net, 13. Februar 2014, abgerufen am 13. Februar 2014.
  20. a b Jadehase Yutu liefert erste wissenschaftliche Ergebnisse. In: Sterne und Weltraum. 5/2014, S. 14–15 (online).
  21. Fans trauern um chinesisches Mondfahrzeug „Yutu“. Bei: orf.at. 3. August 2016, abgerufen am 3. August 2016.
  22. Lunar-based Ultraviolet Telescope (LUT). In: nao.cas.cn. Abgerufen am 17. Mai 2019 (englisch).
  23. Wang Jing et al.: 18-Months Operation of Lunar-based Ultraviolet Telescope: A Highly Stable Photometric Performance. In: arxiv.org. 6. Oktober 2015, abgerufen am 17. Mai 2019 (englisch).
  24. Helga Rietz: Schwebender Staub auf dem Mond. In: deutschlandfunk.de. 1. August 2012, abgerufen am 17. Mai 2019.
  25. Ralph L. McNutt: Radioisotope Power Systems: Pu-238 and ASRG status and the way forward. In: lpi.usra.edu. 8. Januar 2014, abgerufen am 17. Mai 2019 (englisch).
  26. Andrew Jones: China’s telescope on the Moon is still working, and could do for 30 years. In: gbtimes.com. 5. Juni 2017, abgerufen am 17. Mai 2019 (englisch).
  27. Wang Jing et al.: Photometric Calibration on Lunar-based Ultraviolet Telescope for Its First Six Months of Operation on Lunar Surface. In: arxiv.org. 12. Dezember 2014, abgerufen am 23. Mai 2019 (englisch).
  28. Vgl. CCD42-10 Back Illuminated High Performance AIMO CCD Sensor. In: e2v.com. Abgerufen am 23. Mai 2019 (englisch).
  29. 40米射电望远镜介绍. In: ynao.cas.cn. 6. Januar 2012, abgerufen am 23. Mai 2019 (chinesisch).
  30. Ling Zongcheng et al.: Correlated compositional and mineralogical investigations at the Chang′e-3 landing site. In: nature.com. 22. Dezember 2015, abgerufen am 2. Mai 2019 (englisch).
  31. Begriff „Ziwei – 紫微“. In: www.zdic.net. Abgerufen am 18. Juni 2019 (chinesisch).
  32. Begriff „Ziweiyuan – 紫微垣“. In: www.zdic.net. Abgerufen am 18. Juni 2019 (chinesisch).
  33. 黄堃: “嫦娥”落月之地真成了“广寒宫”. In: xinhuanet.com. 12. November 2015, abgerufen am 2. Mai 2019 (chinesisch).
  34. Zi Wei. In: planetarynames.wr.usgs.gov. 5. Oktober 2015, abgerufen am 2. Mai 2019 (englisch).
  35. Der Name leitet sich, ebenso wie die der beiden Krater in der Nachbarschaft, von den „Drei Gebieten“ (垣, Pinyin Yuán) ab, eine mindestens seit der Frühlings- und Herbstperiode im Gebrauch befindliche Bezeichnung für Himmelsregionen, die ursprünglich einen mit einem niedrigen Erdwall nicht unähnlich einer Kraterwand abgegrenzten Stadtbezirk meinte. Die Silbe Wēi (微) spezifiziert dieses Gebiet als „[der Öffentlichkeit] verborgen“, und mit purpurner Farbe bzw. rotem Lehm (紫, Pinyin ) wurden die Erdwälle (später Mauern) als der Herrscherfamilie zugehörig gekennzeichnet. Daher ist „Ziwei“ seit der Tang-Dynastie auch als Ausdruck für den Palast eines Mitglieds der kaiserlichen Familie oder Lehnsfürsten gebräuchlich. Da der Jadekaiser jedoch nicht auf dem Mond lebt, sondern im Himmelspalast, handelt es sich bei dem Krater schlicht um ein abgegrenztes Gebiet, das für Normalbürger nicht zugänglich ist. 罗竹风 (主编): 汉语大词典. 汉语大词典出版社, 上海 1994 (第二次印刷). 第二卷, S. 1093; 第三卷, S. 1049; 第九卷, S. 820.
  36. Mike Wall: The Moon’s History Is Surprisingly Complex, Chinese Rover Finds. Auf: space.com. 12. März 2015.
  37. 高层次人才. In: apd.wh.sdu.edu.cn. 7. September 2018, abgerufen am 3. Mai 2019 (chinesisch).
  38. Nadja Podbregar: Unbekanntes Mondgestein. In: wissenschaft.de. 22. Dezember 2015, abgerufen am 2. Mai 2019.
  39. Ling Zongcheng et al.: Correlated compositional and mineralogical investigations at the Chang′e-3 landing site. In: nature.com. 22. Dezember 2015, abgerufen am 2. Mai 2019 (englisch).
  40. Guang Han Gong im Gazetteer of Planetary Nomenclature der IAU (WGPSN) / USGS
  41. 中国科学院大学王竞研究员:月基天文与伽玛暴,黑洞. In: phys.hebtu.edu.cn. 14. November 2017, abgerufen am 17. Mai 2019 (chinesisch).
  42. Heike Westram: Ewiges Eis in eisigen Kratern. In: br.de. 17. Januar 2019, abgerufen am 17. Mai 2019.
  43. Forscher finden Eis am Mond-Nordpol. In: zeit.de. 2. März 2010, abgerufen am 17. Mai 2019.
  44. Wang Jing et al.: An Unprecedented Constraint on Water Content in the Sunlit Lunar Exosphere Seen by Lunar-Based Ultraviolet Telescope of Chang’e-3 Mission. In: arxiv.org. 15. Februar 2015, abgerufen am 17. Mai 2019 (englisch).
  45. Andrew Jones: China’s telescope on the Moon is still working, and could do for 30 years. In: gbtimes.com. 5. Juni 2017, abgerufen am 17. Mai 2019 (englisch).
  46. Is There an Atmosphere on the Moon? In: nasa.gov. 12. April 2013, abgerufen am 17. Mai 2019 (englisch).