Europas Aufbruch zum Mond

Ziel des Programms ist es, neue Lösungen zu finden, um die Kosten für Weltraummissionen zu senken, der europäischen Industrie Wettbewerbsvorteile zu verschaffen und die Spitzenposition der europäischen Raumfahrt in technischem Know-how zu verteidigen. Hauptaugenmerk wird daher auf die Miniaturisierung gelegt. So steht SMART auch für klein, kostengünstig und kompakt.

Auf verschlungenen Wegen zum Mond

Mit SMART 1 verfolgt die ESA mehrere Ziele. Hauptaufgabe ist der Test des neuartigen solar-elektrischen Antriebssystems für den interplanetaren Raum, besser bekannt als Ionenantrieb. Hierbei handelt es sich um eine Schlüsseltechnologie, durch die kommende ESA-Missionen wie der Solar Orbiter (Start 2010) und BepiColombo zum Merkur (Start 2012) erst ermöglicht werden. Was liegt näher, als diese innovative Technologie bei dem vor unserer Haustür liegenden Erdmond zu testen und dabei gleichzeitig eine Reihe von Experimenten zur Erforschung des Erdtrabanten durchzuführen? So wurde aus dem mit miniaturisierter Spitzentechnologie voll gepackten Zauberwürfel mit einer Kantenlänge von nur einem Meter eine Mondsonde, die technische Lösungen für die Raummissionen von Morgen testet.

Bei dem Flug zum Erdtrabanten geht es SMART 1 keineswegs um Schnelligkeit. Für die Strecke Erde – Mond würde eine Raumsonde mit gewöhnlichem chemischen Antrieb, wie beispielsweise Lunar Prospector, etwa drei Tage benötigen. Sie verbraucht dafür eine Unmenge chemischen Treibstoff, was zu Lasten der Nutzlast geht.

Raumsonden mit Ionenantrieb kommen hingegen mit einem Bruchteil der Treibstoffmenge aus. Bei SMART 1 sind es gerade einmal 70 kg Xenon-Edelgas, das, ionisiert, in einem dünnen fortwährenden Strahl aus dem Triebwerk strömt. Das Ionentriebwerk von SMART 1 arbeitet dabei mit Strom, der über die beiden 14 m langen bordeigenen Solarpanele erzeugt wird. Diese liefern 1,9 kW Strom, wovon 75 % für den solar-elektrischen Antrieb genutzt werden. Der Antrieb verbraucht also nicht mehr Energie als ein Föhn. Mit dieser Energie werden die Xenon-Gasatome ionisiert. Ein elektrostatisches Feld beschleunigt sie dann, so dass sie sich mit hoher Geschwindigkeit von dem Flugkörper weg bewegen und damit die Sonde antreiben.

Aber genau wie es im Leben keine Eierlegende-Wollmilchsau gibt, erkauft man sich den Gepäckvorteil mit einer Verlängerung der Reisezeit: Der Schub, den der in höchstem Maße effektive Antrieb ausübt, ist sehr gering – nicht kräftiger als ein Stück Papier auf der Hand. Daher haben die ESA-Wissenschaftler für die Strecke Erde – Mond 16 Monate veranschlagt.

Aus dem Parkorbit um die Erde hangelt sich die Raumsonde mit stetig laufendem Triebwerk auf einer lang gezogenen spiralförmigen Bahn zunächst langsam hoch. Dabei kommt sie mit jedem Umlauf etwas höher, bis sie in einer Höhe von 350 000 bis 400 000 km über der Erde in die Nähe des Mondes gelangt. Nach einer Reihe von Vorbeiflügen am Mond zur Nutzung seiner Gravitation jeweils Ende Oktober, November und Dezember 2004 wird SMART 1 im Januar 2005 vom Schwerefeld des Mondes eingefangen und beginnt, unter Einsatz ihres Triebwerks ihre Geschwindigkeit sowie die Höhe ihrer Mondumlaufbahn zu verringern. Jetzt vollzieht sich die Geschichte umgekehrt. Die Flugbahn wird bei jedem Umlauf abgesenkt, bis sie im Februar/März 2005 in eine polnahe Umlaufbahn um den Mond einschwenkt und mit der detaillierten Erkundung des Erdtrabanten beginnt.