Kaguya (Raumsonde)

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Kaguya (Raumsonde)

Start der Trägerrakete mit der Mondsonde Kaguya (Foto: Narita Masahiro)
NSSDC ID 2007-039A
Missionsziel Erdmond
Auftraggeber JAXA
Aufbau
Trägerrakete H-2A
Startmasse 1.720 kg (+ 795 kg Treibstoff)
Instrumente 13
Verlauf der Mission
Startdatum 14. September 2007
Startrampe Tanegashima Space Center
Enddatum 10. Juni 2009
 
14. Sep. 2007 Start
 
3. Okt. 2007 Erreichen des Mondorbits
 
9. Okt. 2007 Aussetzen des Relaissatellit (Okina)
 
12. Okt. 2007 Aussetzen des VRAD-Satellit (Ouna)
 
12. Feb. 2009 Aufschlag des Relaissatellit (Okina)
 
10. Juni 2009 Aufschlag auf dem Mond

Kaguya (jap. かぐや), Projektname SELENE (Selenological and Engineering Explorer, gleichzeitig der griechische Name des Mondes und der griechischen Mondgöttin Selene), war ein Mondorbiter der japanischen Raumfahrtagentur JAXA. Die Mission wurde nach der Mondprinzessin in der japanischen Legende Taketori Monogatari benannt. JAXA bezeichnet die Raumsonde als „The largest lunar mission since the Apollo program“ (die größte Mond-Mission seit dem Apollo-Programm). Der Start von Kaguya erfolgte am 14. September 2007 vom Tanegashima Space Center an Bord einer H-IIA-Rakete.

Missionsziele[Bearbeiten]

Die primären Ziele der Mission beinhalten das Studium der mineralogischen Zusammensetzung des Mondes, der Topographie, der Geologie, des Schwerefeldes und des Plasmas im Mond- und Sonne-Erde-System. Außerdem soll die Sonde Technologien testen, die für spätere Mondmissionen entscheidend sind.

Technik[Bearbeiten]

Die Mission besteht aus drei Satelliten: einem großen Orbiter, der die meiste wissenschaftliche Nutzlast trägt, einem VLBI-Radiosatelliten (VRAD) und einem Relaissatelliten, der zur Kommunikation der Erde mit dem Hauptorbiter während der Flugphasen, in denen er sich hinter dem Mond befindet, dient.

Orbiter[Bearbeiten]

Der Hauptorbiter hat eine rechteckige Form und ist etwa 2,1 × 2,1 × 4,2 m groß. Er ist in zwei Teile unterteilt: Das 2,8 m lange obere Missionsmodul, das die meisten wissenschaftlichen Instrumente enthält, und das abtrennbare 1,2 m lange untere Antriebsmodul. Ein einzelnes Solarpanel befindet sich an einer Seite der Raumsonde. Die 1,3-m-Hochgewinnantenne ist an einer anderen Seite der Sonde, in 90°-Winkel zum Solarpanel, angebracht. Ein 12 m langer Magnetometer-Ausleger ragt vorne aus der Sonde hervor, weitere vier 15 m lange Radarantennen sind an den Ecken des Missionsmoduls angebracht. Die Gesamtleermasse der Sonde beträgt 1720 kg. Außerdem werden 795 kg Treibstoff mitgenommen.

Die Energieversorgung erfolgt durch das Solarpanel, das aus 22 m2 GaAs/Ge-Solarzellen besteht, die bis zu 3486 W Leistung erzeugen können. Die Solarzellen speisen vier NiH2-Akkumulatoren mit einer Kapazität von jeweils 35 Ah, die eine Spannung von 50 V liefern. Die Kommunikation erfolgt über die Hochgewinnantenne im S- und X-Band. Die Datenrate über das X-Band beträgt bis zu 10 Mbit/s zu einer 60 m großen Schüssel und über das S-Band (2263.6 MHz) bis 2 Kbit/s zu einer 40 m großen Schüssel. Vier ungerichtete S-Band-Antennen werden zum Übertragen von Befehlen zur Sonde mit einer Geschwindigkeit von 1 Kbit/s genutzt. Die Speicherkapazität des bordeigenen Speichersystems beträgt 10 GByte.

Das Haupttriebwerk der Sonde befindet sich im Antriebsmodul. Es liefert einen Schub von 500 N und verbrennt NTO und Hydrazin. Am Ende der Mission soll das Modul eine weiche Landung auf dem Mond versuchen. Das Mission Module trägt 13 wissenschaftliche Instrumente: eine Mehrband-Kamera, eine Geländekamera, eine TV-Kamera, einen Spektral Profiler, ein Röntgenspektrometer, ein Gammastrahlenspektrometer, ein Radar, einen Laser-Höhenmesser, ein Magnetometer, einen Plasma Imager, ein Spektrometer für geladene Teilchen, einen Plasma-Analysator und Ausrüstung für Radioexperimente.

Auf der Außenhülle der Sonde wurden zwei Platten angebracht, auf denen die zugesandten Namen und Botschaften von über 410.000 Menschen eingraviert worden sind.

Subsatelliten[Bearbeiten]

Die beiden Subsatelliten von Kaguya sind sich im Aufbau sehr ähnlich. Jeder hat eine achteckige zylindrische Form und misst 1,0 x 1,0 x 0,65 m bei einer Masse von 50 kg. Beide Satelliten verfügen über eine Dipolantenne, werden mit zehn Umdrehungen pro Minute rotationsstabilisiert und haben keine eigenen Triebwerke. Die Energieversorgung erfolgt über Solarzellen, die an den Seiten der Satelliten angebracht sind. Diese liefern 70 W Leistung und speisen jeweils einen 26-V-NiMH-Akku mit einer Kapazität von 13 Ah.

VRAD-Satellit (Ouna)[Bearbeiten]

Der Satellit verfügt über eine X-Band und drei S-Band Radioquellen. Damit ermöglicht er in Verbindung mit dem Relaissatelliten erdgebundene differenziale VLBI-Messungen (Very Long Baseline Interferometrie). Der Satellit wurde am 12. Oktober 2007 in einer polaren Umlaufbahn zwischen 100 km und 800 km Höhe ausgesetzt und soll über ein Jahr lang in dem Orbit überleben können.

Relaissatellit (Okina)[Bearbeiten]

Der Relaissatellit verfügt ebenfalls über eine X-Band und drei S-Band Radioquellen und wird zum Weiterleiten des Signals zwischen dem Orbiter und der Erde genutzt, was bei den Messungen des Schwerefeldes auf der Rückseite des Mondes notwendig ist. Der Satellit wurde am 9. Oktober 2007 in einem Orbit mit einer Periapsis von 100 km und einer Apoapsis von 2400 km ausgesetzt und soll über ein Jahr lang in dem Orbit überleben können. Der Relaissatellit schlug am 12. Februar 2009, um 19:46 Uhr (JST) auf der Mondrückseite auf.

Mission[Bearbeiten]

Der ursprünglich für Ende 2005 geplante Start der Kaguya-Mission wurde aufgrund des Fehlstarts der sechsten H-2A-Rakete Ende 2003 auf August 2006 verschoben. Später verschob sich der Start weiter ins Jahr 2007. Ein für den 16. August 2007 geplanter Termin musste wegen fehlerhaft eingebauter Kondensatoren in den Subsatelliten auf den 13. September verlegt werden. Schlechtes Wetter zwang die JAXA, den Start nochmals um 24 Stunden zu verschieben.

Kaguya wurde am 14. September 2007 um 1:31 UTC von einer H-2A-Rakete vom Tanegashima Space Center in einen 270 km hohen Parkorbit um die Erde mit einer Neigung von 30,4° gebracht. Danach wurde die Sonde auf die Reise zum Mond geschickt.

Am 29. September gelang erstmals die Aufnahme einer Bilderfolge der Erde in hochauflösender Bildqualität. Die Fotos zeigen die Erde aus 110.000 km Entfernung.[1]

Nach zwei Kurskorrekturen erreichte Kaguya am 3. Oktober 2007 den Mond und trat um 21:20 UTC in einen polaren Mondorbit zwischen 101 km und 11.471 km Höhe ein. Die Sonde benötigte 16 Stunden und 42 Minuten für einen Umlauf.[2]

Am 9. Oktober um 0:36 UTC setzte Kaguya den Relaissatelliten Rstar in eine lunare Umlaufbahn aus, die zwischen etwa 100 km und 2400 km über der Mondoberfläche liegt.[3] Drei Tage später folgte der VRAD-Satellit, dessen Bahn niedriger verläuft.[4]

Planmäßig trat der Orbiter am 19. Oktober 2007 in seinen polaren Zielorbit mit einer zweistündigen Umlaufzeit ein. Nach der Absenkung der Apoapsis liegt die Bahnhöhe zwischen 80 km und 123 km über der Mondoberfläche.[5] Dieser Orbit soll ein Jahr lang beibehalten werden, wozu etwa alle zwei Monate Bahnkorrekturen stattfinden. Zwei Tage später wurde Kaguya in den operationellen Modus versetzt und mit der Systemüberprüfung begonnen.

Während der Testphase der HDTV-Kamera von Ikegami nahm der Orbiter am 31. Oktober zwei mehrminütige Filme in hochauflösender Qualität auf. Es waren die ersten HDTV-Bilder, die von der Mondoberfläche angefertigt wurden.[6]

Die Testphase aller Bordsysteme war nach zwei Monaten beendet und Kaguya nahm am 21. Dezember 2007 seinen Wissenschaftsbetrieb auf. Nach Angaben der JAXA arbeiten das Röntgen- sowie das Ladungsteilchenspektrometer (CPS) noch nicht mit voller Kapazität. Ersteres besteht aus vier einzelnen Kameras, die zusammengeschaltet werden können, um eine höhere Auflösung zu erreichen. Während der Überprüfung zeigte sich beim Simultanbetrieb ein zu hohes Rauschen. Beim CPS war es zu Überhitzungen gekommen, wenn das Gerät länger als zwei Stunden eingeschaltet war.[7]

Kaguya schlug am 10. Juni 2009 um 20:25 MESZ bei 80,4° O, 65,5° S (in der Nähe des Kraters Gill) mit etwa 6000 km/h auf der Mondoberfläche auf und beendete damit seine Mission.[8][9] Der Lichtblitz der durch den Aufschlag verursacht wurde, konnte von erdgebundenen Teleskopen, wie dem Anglo-Australian Telescope in Australien und dem Mount Abu Observatorium in Indien beobachtet werden.[10]

Wissenschaftliche Ergebnisse[Bearbeiten]

Die Mission lieferte genauere dreidimensionale topographische Bilder der Mondoberfläche[11] und eine Vermessung des Schwerefeldes[12] auch der erdabgewandten Seite des Mondes. Kaguya lieferte auch die ersten optischen Bilder vom Innern des Kraters Shackleton am Südpol, man fand dort aber nicht wie erhofft Hinweise auf Wassereis.[13]

Eine Karte der Mondoberfläche zur Verteilung von Uran, Thorium und Kalium konnte auf Basis der Messungen des Gammastrahlenspektrometers (GRS) vom 14. Dezember 2007 bis 17. Februar 2008 und vom 7. Juli bis 31. Oktober 2008 erstellt werden.[14][15]

Siehe auch[Bearbeiten]

Literatur[Bearbeiten]

  • Motomaro Shirao, Charles A. Wood: The Kaguya lunar atlas - the moon in high resolution. Springer, New York 2011, ISBN 978-1-4419-7284-2.

Weblinks[Bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. JAXA: Successful Image Taking by the High Definition Television, 1. Oktober 2007 (englisch)
  2. JAXA: Lunar orbit injection was confirmed, 5. Oktober 2007 (englisch)
  3. JAXA: Result of the Separation of the Relay Satellite (Rstar), 9. Oktober 2007 (englisch)
  4. JAXA: Result of the Separation of the VRAD Satellite (Vstar), 12. Oktober 2007 (englisch)
  5. Xinhua: Japan's lunar explorer enters observation orbit, 19. Oktober 2007 (englisch)
  6. JAXA: World’s First Image Taking of the Moon by HDTV, 7. November 2007 (englisch)
  7. JAXA: Transition to Operation Phase, 21. Dezember 2007 (englisch)
  8. JAXA: KAGUYA (SELENE) (englisch)
  9. Kaguyas Ende als Vorgeschmack auf LCROSS
  10. About the observation result of KAGUYA flash at contract impact kaguya.jaxa.jp, abgerufen am 22. April 2014
  11. H. Araki u.a. Lunar global shape and polar topography derived from Kaguya-LALT laser altimetry, Science, 323, 2009, 897-900
  12. N. Namiki u.a. Far side gravity field of the moon from four-way Doppler measurements of SELENE (Kaguya), Science, Band 323, 2009, 900-905
  13. J. Haruyama u.a. Lack of exposed ice inside lunar south pole Shackleton Crater, Science 323, 2009, 938-939
  14. Noboyuki Hasebe (Waseda-Universität, Tokio) et al.: [1], Journal of the Physical Society of Japan, Bd. 78, Suppl. A, S. 18 (PDF, englisch)
  15. Naoyuki Yamashita (Waseda-Universität, Tokio) et al.: [2], Beitrag auf der 40. Lunar and Planetary Science Conference (PDF, englisch; 368 kB)