Nachricht

Jun 25, 2023

Chandrayaan

Der Mondlander Chandrayaan-3 der Indischen Weltraumforschungsorganisation (ISRO) startete von der zweiten Startrampe im Satish Dhawan Space Center in Sriharikota, Indien. Dies wird Indiens zweite sein

Der Mondlander Chandrayaan-3 der Indischen Weltraumforschungsorganisation (ISRO) startete von der zweiten Startrampe im Satish Dhawan Space Center in Sriharikota, Indien. Dies wird Indiens zweiter Versuch sein, eine erfolgreiche Mondlandung durchzuführen, nachdem der Lander Chandrayaan-2 beim Abstieg gescheitert ist.

Die Rakete Launch Vehicle Mark 3 (LVM3) hob am Freitag, 14. Juli, um 09:05 UTC (14:35 Uhr Ortszeit) ab. Die LVM3 ist Indiens mittelschwere Trägerrakete, die schwerere Nutzlasten transportieren kann als die anderen von ISRO entwickelten Raketen.

Der 2019 gestartete Chandrayaan-2 gehört zu den Nutzlasten, die der 43,5 Meter hohe LVM3 im Laufe seiner Karriere geflogen hat. Die Rakete, die Chandrayaan-3 flog, war die LVM3-M4, und es war der siebte LVM3-Start seit dem Erstflug der Rakete Ende 2014. Darüber hinaus war dies der zweite LVM3-Start und insgesamt der fünfte Flug für ISRO im Jahr 2023.

Die LVM3 flog auf einer Flugbahn mit einem Azimut von 107 Grad von Sriharikota aus, das am Golf von Bengalen im Südosten Indiens liegt. Die Rakete startete ihre S200-Feststoffraketenmotoren bei T0 und hebt nur durch den Schub dieser Feststoffbooster von der Plattform ab. Die L110-Kernstufe mit zwei Vikas-Triebwerken, die hypergolische Treibstoffe verwenden, zündet nach 108,10 Sekunden im Flug.

Nach 127 Sekunden Flugbeginn werden die Feststoffraketen abgeworfen und die L110-Kernstufe, die Oberstufe und die Nutzlast setzen ihren Weg in die Umlaufbahn fort. Die fünf Meter lange Verkleidung wurde nach 194,96 Sekunden Flugbeginn abgeworfen, und die L110 brannte bis T+305,56 Sekunden. Die kryogene C25-Oberstufe, die flüssigen Sauerstoff und flüssigen Wasserstoff als Treibstoffe verwendet, beendete die Reise in den Orbit.

Der Motor des C25 schaltete sich bei T+954,42 Sekunden ab, während sich das Chandrayaan-3-Integrierte Modul (der Lander und das Antriebsmodul, die miteinander verbunden sind) bei T+969,42 Sekunden trennten.

Das Chandrayaan-3-Missionsprofil. (Quelle: ISRO)

Chandrayaan-3 wurde in eine etwa 170 mal 36.500 Kilometer große elliptische Parkbahn mit einer Neigung von 21,3 Grad um die Erde gebracht. Von dort aus gelangt die Raumsonde auf einer treibstoffeffizienten Flugbahn zum Mond. Diese Flugbahn umfasst eine Umlaufbahn um die Erde, deren Höhepunkt etwa 17 Tage lang allmählich zunimmt, bis die Raumsonde eine translunare Injektionszündung durchführt.

Chandrayaan-3 wird voraussichtlich am 5. August mit einem pünktlichen Start die Mondumlaufbahn erreichen. Sobald sich die Raumsonde im Orbit befindet, wird sie ihren Bahnhöhepunkt schrittweise senken, bis die Raumsonde in eine kreisförmige Mondumlaufbahn von 100 Kilometern eintritt. Dieser Vorgang wird knapp drei Wochen dauern.

Das Chandrayaan-3-Lander- und Antriebsmodul für den Flug gestapelt. (Quelle: ISRO)

Die Chandrayaan-3-Mission umfasst einen Lander und einen Rover, aber keinen Orbiter wie Chandrayaan-2. Das Raumschiff besteht aus dem 1.726 Kilogramm schweren Vikram-Lander, dem 26 Kilogramm schweren Pragyan-Rover und dem 2.148 Kilogramm schweren Antriebsmodul.

Das Antriebsmodul, das mit einem Solarpanel ausgestattet ist, das 758 Watt für einen hypergolischen Flüssigkeitsmotor mit 440 Newton erzeugt, kann nicht nur die Mission zum Mond durchführen, sondern auch die Kommunikation vom Lander zur Erde weiterleiten, während es sich in der Mondumlaufbahn befindet. Das Modul nutzt eine S-Band-Telemetrie-, Tracking- und Befehlsantenne für die Kommunikation mit der Erde und ist für eine drei- bis sechsmonatige Mission ausgelegt.

Der Vikram-Lander mit dem Rover Pragyan an Bord soll sich am 23. August vom Antriebsmodul lösen und auf der Mondoberfläche landen. Der Ziellandeplatz liegt in der Südpolregion des Mondes, in der Nähe von 69,37 südlicher Breite und 32,35 östlicher Länge . Die Südpolarregion ist aufgrund des Wassereises in permanent beschatteten Kratern auf großes Interesse gestoßen, und Artemis III soll an einem Ort in der Region landen.

Zwei Ansichten des integrierten Moduls, das Lander, Rover und Antriebsmodul als Einheit zum Mond fliegen wird. (Quelle: ISRO)

Nachdem sich Vikram vom Antriebsmodul gelöst hat, wird es seine vier Triebwerke nutzen, um die Umlaufbahn zu verlassen und auf der Oberfläche zu landen. Dieser Lander wird vier Triebwerke haben, im Gegensatz zu fünf beim Vikram-Lander bei der gescheiterten Chandrayaan-2-Landung, und wird mit einem Laser-Doppler-Geschwindigkeitsmesser (LDV) ausgestattet sein, um eine erfolgreiche Landung zu unterstützen.

Zusätzlich zum LDV ist der Lander für Chandrayaan-3 mit Ka-Band- und Laserhöhenmessern, einem Beschleunigungsmesser, Sternsensoren, einem Neigungsmesser, einem Aufsetzsensor und Gefahrenvermeidungskameras ausgestattet, die während des Landevorgangs verwendet werden. Die vier Triebwerke verwenden hypergolischen Treibstoff und erzeugen jeweils 800 Newton Schub. Nach dem Ausfall von Chandrayaan-2 erhielten die Landebeine zusätzliche Verstärkung.

Der Lunar Reconnaissance Orbiter hat die Absturzstelle von Chandrayaan-2 aus der Umlaufbahn fotografiert. (Quelle: NASA/Goddard/Arizona State University)

Der Landeversuch von Chandrayaan-2 im September 2019 scheiterte aufgrund eines Softwareproblems. Nachdem dem Lander ein fünfter Motor hinzugefügt wurde, war neue Software erforderlich, und es gibt Fragen zum Testen dieser Software. Der Lander schlug mit einer viel höheren Geschwindigkeit auf der Mondoberfläche auf, als für eine sichere Landung zulässig war.

Sobald der Vikram-Lander Chandrayaan-3 aufsetzt und alles gut geht, wird Indien nach der Sowjetunion, den Vereinigten Staaten und China die vierte Nation sein, die eine erfolgreiche Roboter-Mondlandung auf dem Mond durchführt.

Indien, Japan und Israel haben in den letzten Jahren Landungsversuche unternommen, die scheiterten, während die Russische Föderation – die den Großteil der Infrastruktur des sowjetischen Programms geerbt hat – im August die Landungsmission Luna 25 durchführen soll. Die Lander Chandrayaan-2, HAKUTO-R und Beresheet haben gezeigt, welche Schwierigkeiten und Gefahren bei Mondlandungen auftreten können.

Die wissenschaftlichen Instrumente an Bord des Landers und Rovers Chandrayaan-3. (Quelle: ISRO)

Der 200 mal 200 mal 116,6 Zentimeter große Vikram-Lander verfügt über vier wissenschaftliche Instrumente. Das oberflächenthermophysikalische Experiment von Chandra wird die thermischen Eigenschaften der Mondoberfläche messen, während das Instrument für seismische Mondaktivität die seismische Aktivität in der Nähe des Landeplatzes überwacht.

Die Radio Anatomy of Moon Bound Hypersensitive Ionosphere and Atmosphere (RAMBHA) ist eine Langmuir-Sonde, die die Gas- und Plasmaumgebung auf dem Mond untersuchen soll, und die NASA hat ein passives Laser-Retroreflektor-Array für präzise Messungen der Entfernung des Mondes von der Erde bereitgestellt. Ähnliche Reflektoren wurden bei anderen Missionen geflogen, darunter bei den bemannten Apollo-Mondlandungen.

Diese Instrumente werden den Strom der oben genannten seitlich angebrachten Solarmodule nutzen, die insgesamt 738 Watt erzeugen. Darüber hinaus wird der Lander eine X-Band-Antenne verwenden, um Experimentergebnisse und den Status des Raumfahrzeugs an die Erde zu übermitteln, wobei das umlaufende Antriebsmodul als Relais und der Chandrayaan-2-Orbiter als Backup-Option dienen.

Abbildung zeigt den Pragyan-Rover und seine Komponenten. (Quelle: ISRO)

Der Pragyan-Rover mit den Maßen 91,7 x 75 x 39,7 Zentimeter wird ein Alpha-Partikel-Röntgenspektrometer (APXS) und ein laserinduziertes Durchbruchspektroskop tragen. Diese Experimente werden von einem Solarpanel mit einer Leistung von 50 Watt angetrieben, und der Rover wird über Rx/Tx-Antennen mit dem Vikram-Lander kommunizieren. Der Rover wird sechs Räder auf einer Rocker-Bogie-Radantriebsbaugruppe verwenden.

Der APXS wurde in der Vergangenheit auf anderen Raumfahrzeugen eingesetzt, darunter auf dem Rover Sojourner – dem ersten Rover mit Rädern auf dem Mars. Der Pragyan-Rover wird ebenfalls ein rechteckiges Chassis verwenden und im Allgemeinen dem Sojourner ähneln, mit der Ausnahme, dass sich das Solarpanel zur Seite bewegt. Pragyan wird ähnlich wie Sojourner ein Wegbereiter für zukünftige Rover sein, und dies wird Indiens zweiter Versuch sein, einen Rover zur Mondoberfläche zu fliegen. Ein identischer Pragyan-Rover wurde während der misslungenen Landung von Chandrayaan-2 zerstört.

Künstlerische Darstellung von Chandrayaan-3 auf der Mondoberfläche. (Quelle: ISRO)

Die Mission soll 14 Erdentage dauern, was einem vollen Mondtag entspricht. Während dieser Zeit soll Pragyan 500 Meter zurücklegen, und Vikram würde seine Instrumente nutzen, um die lokale Mondumgebung zu untersuchen. Das Antriebsmodul wird nicht nur die Kommunikation von Vikram weiterleiten, sondern auch sein eigenes wissenschaftliches Instrument, die Spektropolarimetrie des bewohnbaren Planeten Erde, verwenden, um die Erde aus der Mondumlaufbahn zu untersuchen.

Die Chandrayaan-3-Mission wird die erste Mission sein, die jemals in der Südpolarregion des Mondes landet, wenn sie vor Luna 25 erfolgreich landet, die voraussichtlich ebenfalls in der Südpolarregion landen wird. Das NASA Commercial Lunar Payload Services-Programm finanziert auch zukünftige Roboterlandegeräte in der Südpolarregion, während die Weltraumbehörden der Welt mögliche Landungen und Stützpunkte erforschen, die die Wassereisvorräte der Region in Zukunft ermöglichen würden.

(Hauptbild: Chandrayaan-3 und sein LVM3-Start. Bildnachweis: ISRO)