Neue Bebenmessgeräte für künftige Mond- und Mars-Missionen

15. Juli 2012, 18:23
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Neu entwickelte Seismometer sind bei der japanischen Mondmission SELENE2 und der NASA-Insight-Mission mit an Bord

Ein internationales Forscherteam hat ein Bebenmessgerät entwickelt, das zunächst für den Einsatz auf dem Mond und in weiterer Folge auch auf dem Mars vorgesehen ist. Der Seismometer, der derzeit noch am Black Forest Observatorium Schiltach in Baden-Württemberg getestet wird, ist in der Lage leichte lokale Mondbeben bis hin zu den Gravitationsbeschleunigungen von Erde und Mond zu registrieren.

Der Mond wird immer wieder durch lokale Beben erschüttert - Erkenntnisse über deren Ursprung und Stärke sind wichtig, um beispielsweise Mondbasen für Astronauten bebensicher aufbauen zu können oder Rückschlüsse über den inneren Aufbau des Monds zu erhalten. Um die Beben und auch die Auswirkungen der Gravitationsbeschleunigungen, also der Schwerkraft, zu untersuchen, soll bei der japanischen Mondmission SELENE2 ein Instrumentenpaket mit mehreren Seismometern auf der Mondoberfläche installiert werden.

Das Kernstück dieser geophysikalischen Mission ist ein neu entwickeltes, sehr breitbandiges (Very Broad Band, VBB) Seismometer, das Wissenschafter am Institut de Physique du Globe in Paris (IPGP) in Kooperation mit der ETH Zürich und dem Max Plank Institut für Sonnensystemforschung entwickelt haben. Das VBB-Seismometer soll das ganze Signalspektrum von sehr häufigen lokalen Mondbeben bis hin zu den Gravitationsbeschleunigungen von Erde und Mond abdecken. Ergänzend kommen drei kurzperiodische Seismometer der japanischen Raumfahrtbehörde Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) hinzu, mit denen hochfrequente Erschütterungen in alle drei Raumrichtungen gemessen werden sollen.

Zudem kommt das VBB-Seismometer bei der Insight-Mission der amerikanischen Weltraumbehörde NASA auf dem Mars zum Einsatz: Die Astronauten beobachten mithilfe der Geräte Marsbeben, die Eigenschwingungen des Planeten, welche möglicherweise durch Beben oder durch Turbulenzen in der Marsatmosphäre angeregt werden sowie die Schwerewirkung des Marstrabanten Phobos.

Weltweit einmalige Testbedingungen

Noch bis zum 20. Juli, testen die Konstrukteure der SELENE2-Mission (IPGP, JAXA, MPS) die Mondseismometer am Black Forest Gemeinschaftsobservatorium (BFO), einer Einrichtung des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und der Universität Stuttgart, auf ihre Tauglichkeit. "Die Testbedingungen am BFO sind weltweit einmalig", sagt der KIT-Wissenschafter und BFO-Mitarbeiter Thomas Forbriger. Denn die Einrichtung gehöre mit ihrer abgeschiedenen Lage in einem stillgelegten Bergwerk einerseits zu den ruhigsten, von Störquellen kaum beeinflussten Stationen des globalen seismologischen Netzwerkes.

"Zudem definiert das BFO mit seinem langjährig betriebenen Instrumentarium die erreichbare Empfindlichkeit für seismische Messungen auf der Erde, die Instrumente am BFO gelten somit weltweit als Standardgröße." Zuvor werden die Seismometer in eine Vakuumkammer eingebaut, mit der die Wissenschafter die Bedingungen auf dem Mond bestmöglich simulieren und so die Geräte auf ihre Einsatzbereitschaft prüfen können.

Vier verschiedene Arten von Mondbeben

Mit der SELENE2-Mission knüpfen die Wissenschafter an die geophysikalischen Untersuchungen der APOLLO-Programms an: Zwischen 1969 und 1972 hatten Astronauten bereits ein Seismometer-Netzwerk auf der Mondoberfläche installiert, um Beben zu registrieren. Die Messergebnisse hatten damals ergeben, dass es vier verschiedene Arten von Mondbeben gibt: Beben um die 700 Kilometer unter der Mondoberfläche, Nachwirkungen eines Kometen- oder Asteroideneinschlags, Ausbrüche, die durch eine rasche Erhitzung der Oberfläche ausgelöst werden sowie Mondbeben, die nur 20 bis 30 Kilometer unter der Mondoberfläche passieren.

Insbesondere vom VBB-Seismometer mit einem im Vergleich zu den bei der APOLLO-Mission eingesetzten Instrumenten erheblich vergrößerten Empfindlichkeit erhoffen sich die Wissenschafter nun neue Einblicke ins Innere des Mondes und des Marsplaneten, die zur Lösung derzeit offener Fragen wie etwa zur Größe und Zusammensetzung des Mond- beziehungsweise Marskerns oder zur detaillierten Mantelstruktur beitragen können. (red, derstandard.at, 14.7.2012)

  • Sogenannte VBB-Seismometer wie dieser Prototyp werden für ihren Mond- und Marseinsatz derzeit am Black Forest Observatorium getestet
    foto: rudolf widmer-schnidrig

    Sogenannte VBB-Seismometer wie dieser Prototyp werden für ihren Mond- und Marseinsatz derzeit am Black Forest Observatorium getestet

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