Wie eine NASA-Mission den Blick auf Mond und Erde veränderte

 

Der Mond sieht immer gleich aus. Würde man die Mondphase vom Neumond bis zum nächsten Neumond – 29,5 Tage – gewissenhaft verfolgen und dies dann von jedem Neumond bis zum nächsten Neumond bis ins Unendliche fortsetzen, würde man immer nur dieselbe Seite des Mondes sehen.

Erde und Mond sind durch die sogenannte Gezeitenbindung miteinander verbunden. Dieses Phänomen tritt bei Planeten und ihrem Hauptmond häufig auf. Im Wesentlichen bedeutet das, dass der Mond seine Achsenrotation zur gleichen Zeit vollendet, wie er eine Umdrehung um die Erde vollführt.

Der Mond ist 3,7-mal kleiner als die Erde. Mit einem Teleskop lässt sich – besonders bei Vollmond – leicht erkennen, wie stark der silberne Begleiter der Erde in Mitleidenschaft gezogen wurde.

Über die gesamte Oberfläche des Erdtrabanten verteilt befinden sich Millionen von Kratern. Die meisten von ihnen haben einen Durchmesser von etwa einem Kilometer – einige sind jedoch auch mehrere Dutzend oder sogar Hunderte Kilometer breit. Die Gesamtzahl scheint von Jahr zu Jahr zu wachsen.

Am 25. Mai 1961 stellte der US-amerikanische Präsident John F. Kennedy die Herausforderung, noch vor Ende des Jahrzehnts einen Amerikaner auf den Mond zu bringen. Die größte Herausforderung bestand darin, ein Raumfahrzeug zu bauen, das die rund 384.000 Kilometer lange Reise zum Mond bewältigen konnte.

Doch all das wäre umsonst gewesen, hätten die Astronauten, die das Raumschiff steuerten, keinen Ort zum Landen gehabt. Wenn man sich die Vorderseite des Mondes – bekannt als „Mondgesicht“ – ansah, ließ die Mondrückseite kaum mehr vielversprechende Landeplätze erwarten.

Das Weltraumrennen zwischen den USA und der Sowjetunion begann vier Jahre zuvor. Am 4. Oktober 1957 schickten die Sowjets ihren „Sputnik 1“ ins All – den ersten Satelliten, der die Erde umkreiste. Zum Zeitpunkt von Kennedys Rede waren sich die Sowjets sicher, das Rennen zu machen.

„Unsere Bevölkerung war davon überzeugt, dass wir als Erste auf dem Mond landen würden, weil sie daran gewöhnt war, dass wir immer die Ersten waren“, erinnerte sich der sowjetische Kosmonaut Alexei Leonow, der 1965 als Erster einen Weltraumspaziergang unternahm.

Die Sowjets waren nicht nur die Ersten, die ein unbemanntes Raumschiff (und 1961 ein bemanntes) um die Erde schickten, sondern sie umkreisten mit „Luna 3“ – dem Raumschiff, das am zweiten Jahrestag des Sputnik-1-Starts ins All geschickt wurde – auch als Erste den Mond.

Luna 3 machte 29 Fotos, die zusammen 70 Prozent der bis dato unbekannten Mondrückseite abbildeten. Einige Wochen später untermauerten die Sowjets ihre Leistung durch die Veröffentlichung eines 35-seitigen Buches, in dem sie zwei der 29 Fotos hervorhoben. Im folgenden Jahr, 1960, erschien ein zweites Buch, das alle 29 Fotos präsentierte.

Ähnlich wie Sputnik 1 war Luna 3 ein großer Sprung im Weltraumrennen. Doch für die von Kennedy festgelegten Ziele waren die Bilder nicht besonders hilfreich bei der Suche nach Landeplätzen. Die NASA musste eigene Fotos machen, und zwar solche, die viel klarere Bilder lieferten – für den Fall, dass die Rückseite des Mondes bessere Landeplätze bot.

Die NASA wurde kurz nach dem Start von Sputnik gegründet. Nach seiner Rede erhöhte Kennedy das Budget der US-amerikanischen Raumfahrtbehörde, um sein Ziel in Tat umsetzen und den Sowjets im Weltraumrennen zuvorkommen zu können. Sofort begannen die NASA-Mitarbeiter mit der Ausarbeitung eines eigenen Programms zur Mondkartierung.

Am 30. August 1963 fiel der Startschuss für das Lunar-Orbiter-Programm der NASA, das den Einsatz von fünf unbemannten Raumfahrzeugen zur Erkundung des Mondes vorsah. Die Lunar Orbiter 1 bis 5 sollten dabei als Filmlabore im Weltraum dienen.

Nachdem fünf Unternehmen ihre Angebote eingereicht hatten, erhielt Boeing am 7. Mai 1964 den Auftrag die Mondsonden zu bauen. Die unbemannten Raumflugkörper sollten alle identisch sein. Sie waren 3,72×1,65×1,5 Meter groß und wogen rund 390 Kilogramm.

Die Ziele der kleinen, leichten Sonden waren theoretisch einfach: Mit ihrem Hightech-Kamerasystem Fotos aufnehmen, die Topografie des Mondes mit ihrem Mikrometeoriten-Detektor analysieren und die Strahlungswerte mit ihren Strahlungsdosimetern messen. Anhand dieser Bilder sollten Wissenschaftler dann sichere Landeplätze ausfindig machen.

Jeder Lunar Orbiter war mit vier Solarpaneelen ausgestattet, die den Antrieb und das Kamerasystem mit Strom versorgten. Obwohl die Satelliten mit einer Trägerrakete ins All gebracht wurden, verfügten sie über einen eigenen Antrieb. Dieser diente zur Einhaltung des Kurses, der von NASA-Technikern in Südkalifornien verfolgt wurde, die auch die Kommunikationsdaten sowie die digitalen Bilder empfingen. Zur Kommunikation war jeder Satellit mit einer Parabolantenne ausgestattet.

Die Idee für die Filmlabore an Bord stammte eigentlich von den Geheimdiensten. Die Luftwaffe und die CIA hatten im Rahmen ihrer Programme „SAMOS“ und „CORONA“ bereits Spionagesatelliten eingesetzt:

Aufklärungssatelliten von SAMOS führten fotografische und elektromagnetische Erkundungen durch und waren in der Lage, ihre Bilder digital zu übertragen. Zwar war dieses Projekt nur von kurzer Dauer und nicht übermäßig erfolgreich, jedoch brachte es Fortschritte auf diesem Gebiet.

Im Rahmen von CORONA kamen leistungsstarke Kameras zum Einsatz. Sie waren an den 145 Satelliten wie KH-4B angebracht und wurden während der zwölfjährigen Laufzeit des Projekts genutzt. Insgesamt machten die Kamera rund 800.000 Aufnahmen von der UdSSR und anderen Ländern.

Die Lunar Orbiter verwendeten Kamerasysteme von Kodak, die etwa 68 Kilogramm wogen und sowohl Weitwinkel- als auch Schmalwinkelobjektive nutzten. Das Kamerasystem war in der Lage, Fotos aufzunehmen, den Film zu entwickeln, die Bilder zu scannen und sie digital an die NASA zu übertragen.

Aus der Entfernung, in der die Lunar Orbiter planmäßig den Mond umkreisen sollte, sollten die Bilder weitaus schärfer sein als die der Sowjets. Die Weitwinkelobjektive erreichten eine Auflösung von bis zu einem halben Kilometer, während die Auflösung der Schmalwinkelobjektive zwischen 60 und 80 Metern lag.

Am 10. August 1966 brach die zweistufige Trägerrakete Atlas-Agena-D in Cape Canaveral mit dem Lunar Orbiter 1 ins All auf. Ziel war die Identifizierung von Landeplätzen – 16 Haupt- und Nebenstandorte auf der Vorderseite und 11 auf der Mondrückseite.

Vier Tage nach dem Start trat der Satellit in die Mondumlaufbahn ein. Im Laufe der folgenden zwei Wochen fotografierte er 5,18 Millionen Quadratkilometer der Mondoberfläche und übermittelte scharfe Bilder von 20 Standorten.

Während einer seiner 577 Umkreisungen sendete er am 23. August 1966 ein Bild zurück, mit dessen Empfang niemand gerechnet hatte. Es war ein ungeplantes, aber dennoch ikonisches Foto.

Seit Anbeginn der Zeit hatten die Menschen den Mond immer nur von der Erde aus gesehen. Dieses zufällig geschossene Foto zeigte jedoch die Erde aus der Perspektive des Mondes. Zum ersten Mal sahen die Menschen nun, was der „Mann im Mond“ sah.

Nachdem der Lunar Orbiter 5 seine Mission abgeschlossen hatte, hatte das NASA-Programm 99 Prozent des Mondes fotografiert, 36 Landeplätze ausgemacht und 90 Prozent der aufgenommenen Fotos erfolgreich übertragen.

Interessanterweise wählte die NASA das Mondmeer, auch Mare Tranquillitatis (zu Deutsch: „Meer der Ruhe“) genannt, für die erste Landung aus. Dieses befindet sich nicht auf der Mondrückseite, sondern auf der der Erde zugewandten Hälfte.

Trotz aller fotografischen Vorbereitungen wäre Apollo 11 beinahe gescheitert, als das computergesteuerte Leitsystem des Raumschiffs sie auf einen Krater voller Felsbrocken zusteuern ließ.

Glücklicherweise wusste der Astronaut Neil Armstrong, wo sie landen sollten, übernahm schnell die Steuerung und manövrierte das Raumschiff vom Krater weg. Letztlich führte die langfristige fotografische Planung und das schnelle Eingreifen des Astronauten dazu, dass zwei Amerikaner als Erstes über das „Mondgesicht“ spazierten.