Alles über die Reise zum Mond: Milliarden, Müll und Männer beim Golfen

Am 14. Dezember 1972 verließ der Nasa-Astronaut Gene Cernan die Mondoberfläche und gilt seither als "letzter Mann auf dem Mond". Wohl kaum jemand ahnte damals, dass es mehr als fünf Jahrzehnte dauern würde, bis sich mit der Mission "Artemis 2" der US-Raumfahrtagentur Nasa erneut Menschen zum rund 400.000 Kilometer entfernten Erdtrabanten aufmachen. Ein A bis Z zu Mond und Mondfahrt:

A: Astronauten - reine Männerdomäne

Bisher gab es ausschließlich Männer am und auf dem Mond. 24 US-Astronauten flogen bei neun "Apollo"-Missionen - drei für Umrundungen und sechs mit Landungen - von 1969 bis 1972 zum Mond. Zwölf der Männer betraten den Erdtrabanten.

B: Bodenschätze - für Mondbauten und Erdindustrie

Fossile Energieträger gibt es auf dem Mond nicht, weil es nie Überreste abgestorbener Pflanzen und Tiere gab, aus denen sie hätten entstehen können. Im Mondgestein sind aber Metalle wie Eisen, Titan, Aluminium und Magnesium zu finden. Sie könnten beim Bau lokaler Infrastruktur helfen. Gehofft wird zudem darauf, Seltene Erden und Metalle wie Platin, Palladium, Rhodium und Silizium für die globale Industrie kommerziell ausbeuten zu können. Auch Helium-Gewinnung sei angedacht, sagt Volker Ossenkopf-Okada von der Universität Köln.

C: Chemie - Atmen unmöglich

Der Mond hat keine Atmosphäre im herkömmlichen Sinne, sondern nur eine extrem dünne sogenannte Exosphäre aus nicht einmal zehn Tonnen Material. Sie entweicht stetig ins All und wird hauptsächlich durch Mikrometeoriten-Einschläge und Sonnenwind nachgefüllt. Die Exosphäre erzeugt kein Wetter und bietet keinen Schutz vor Strahlung.

D: Drumherum versus drauf

Um den Mond fliegen oder darauf landen - das ist ein großer Unterschied. Eine Landung sei bis zu zehnmal riskanter, schätzt Martin Tajmar vom Institut für Luft- und Raumfahrttechnik der Technischen Universität Dresden. "Jedes Manöver innerhalb einer Mission birgt zusätzliches Risiko, dass etwas schiefgehen kann", erklärt Claas Olthoff vom Institut für Raumfahrtsysteme der Universität Stuttgart. Am stärksten mit Risiken verbunden sei es, wenn die großen Triebwerke gezündet werden - bei Start, Einschuss in die Mondumlaufbahn, Landung auf und Start vom Mond, Einschuss in die Rückkehrbahn zur Erde und Wiedereintritt in die Erdatmosphäre. Bei Starts und Landungen müssten innerhalb kürzester Zeit auf Basis verschiedenster Sensordaten eine Vielzahl von Regelungsmanövern durchgeführt werden, um die Rakete oder das Landemodul auf Kurs zu halten, sagt Philipp Reiss von der Technischen Universität München. "Fehlfunktionen können in diesen Phasen daher nur sehr begrenzt diagnostiziert und korrigiert werden." In der Regel verliefen diese Phasen daher autonom nach vorprogrammiertem Ablauf. Auf dem Mond selbst droht den Astronauten kaum Ungemach, solange die Technik ihrer Anzüge nicht versagt. "Mondspaziergänge sind relativ unkritisch", sagt Tajmar.

E: Eigentum - Mondgrundstücke gibt es nicht

Wem gehört der Mond? Eigentlich niemandem. Er gehört gemäß dem Weltraumvertrag von 1967 allen Staaten gemeinsam und unterliegt keinem nationalen Eigentumsanspruch. Klare Regeln für Ressourcennutzung bietet der Vertrag aber nicht. Wenn USA und China konkurrierende Mondbasen am Südpol errichten und Ressourcen abbauen wollen, ist Streit wohl vorprogrammiert. Das US-initiierte Abkommen "Artemis Accords" sieht eine Nutzung von Ressourcen ähnlich wie bei der Fischerei auf Hoher See vor: Man darf die Fische nutzen, ohne den Ozean zu besitzen. Allerdings sind auch "Sicherheitszonen" um Basen und Abbaustätten vorgesehen, was als De-facto-Territorialanspruch gewertet werden kann. China und Russland lehnen eine Unterzeichnung ab.

F: Flagge hissen für den Stolz der Nation

Eines der berühmtesten Bilder der Mondlandung 1969 zeigt Astronaut Buzz Aldrin neben einer US-Flagge, die er gemeinsam mit seinem Kollegen Neil Armstrong hisste. Lange stehen blieb sie nicht: Nach Angaben Aldrins wurde sie direkt beim Abheben vom Mond von den Raketendüsen umgeweht. Bei weiteren "Apollo"-Missionen folgten fünf weitere US-Fahnen, 2020 hisste China im Zuge einer unbemannten Landung die rote Flagge mit den fünf Sternen. Alle US-Flaggen dürften Experten zufolge durch Strahlung und die extremen Temperaturen verblasst und beschädigt sein. Chinas Flagge wurde speziell entwickelt, Material und Farben sollen die widrigen Umstände viel länger überdauern. Nicht mit einer Flagge, aber metallenen Emblemen ist die frühere Sowjetunion seit der Mission "Luna 2" 1959 auf dem Mond vertreten.

G: Geräusche - Explosion, na und?

Schall braucht ein Medium wie Luft oder Wasser. Auf der Mondoberfläche herrscht aber praktisch Vakuum, deshalb breiten sich Geräusche nicht aus. Selbst eine Explosion wäre aus einigen Metern Entfernung nicht mehr zu hören - allerdings über die Schallwellen im Boden über die Fußsohlen wahrnehmbar, wie Ossenkopf-Okada sagt.

H: Haudegen oder Hasardeur?

"The Eagle has landed" - Der Adler ist gelandet. Dass Neil Armstrong diese Worte bei der ersten Mondlandung 1969 sagen konnte, ist durchaus ein kleines Wunder. Zuletzt scheiterten mehrere Missionen schon daran, eine schlichte Sonde sanft auf dem Mond aufsetzen zu lassen - obwohl jedes heutige Smartphone den für die "Apollo"-Missionen verwendeten Nasa-Computern millionenfach überlegen ist. Beim Abbremsen von einigen Tausend Kilometern pro Stunde auf exakt null am Boden lassen sich beim Mond mangels Atmosphäre keine Fallschirme oder Tragflächen verwenden, störanfällige Bremstriebwerke müssen genutzt werden. In Bodennähe wirbelt der Abgasstrahl der Triebwerke Mondstaub auf, der Kameras und Sensoren beeinträchtigen kann. Beim "Apollo"-Programm sei im Nachhinein eine Wahrscheinlichkeit von 1 zu 12 für den Verlust einer Besatzung berechnet worden, sagt Olthoff. Damit seien die Flüge deutlich gefährlicher gewesen als es heute akzeptabel wäre. "Das ist auch das Schlüsselwort: Akzeptanz", so Olthoff. In den 1960er Jahren habe man ein deutlich höheres Risiko akzeptiert als heute. Heute müssen Weltraumfahrende eine weitaus höhere berechnete Überlebenschance haben, um überhaupt starten zu dürfen. Die genauen Grenzen bei "Artemis" seien nicht öffentlich kommuniziert, erklärt Olthoff. Auf oberster Ebene habe die Nasa aber das Ziel vorgegeben, dass die Wahrscheinlichkeit nie größer als 1 zu 500 sein darf.  Riskanteste Phase bleibt auch bei der für frühestens 2027 geplanten Mondlandung im Zuge von "Artemis 3" der Landeprozess, wie Tajmar sagt. Hoch sei das Risiko auch beim Start von der Erde - zumal das Space Launch System (SLS) nicht wiederverwendbar und jede Hardware für einen Start daher neu und noch nicht flugerprobt sei.

I: Interplanetare Zukunft?

Erst zum Mond, dann zum Mars, dann immer weiter? Der Mond ist nur etwa drei Tage von der Erde entfernt, der Mars sechs bis neun Monate Flugzeit. Eine Notfall-Rückkehr und Nachbesserungen von der Erde aus sind auf unserem Begleiter wesentlich schneller möglich, darum gilt der Mond als ideale Testumgebung für Technologien, die später auch auf dem Mars eingesetzt werden können. Schon bei astronautischen Flügen zum Mars gibt es allerdings etliche Probleme, für die man bisher keine Lösung hat. Selbst multinational wäre sie bisher zudem kaum finanzierbar. Reisen zu anderen Planeten wie Merkur, Venus, Jupiter oder Saturn gelten aufgrund extremer technischer, energetischer und biologischer Herausforderungen als hochgradig unrealistisch in absehbaren Zeiträumen.

J: Jahreszeiten - Wie ist der Winter auf dem Mond?

Auf dem Mond gibt es keine Jahreszeiten wie auf der Erde, hauptsächlich wegen der sehr geringen Neigung seiner Rotationsachse zur Sonne. Auf der Erde entstehen durch die Neigung der Erdachse von etwa 23,5 Grad unterschiedliche Sonneneinstrahlungswinkel und Tageslängen - und damit die Jahreszeiten. Gewaltige Unterschiede gibt es dennoch: Die Tag-Nacht-Differenz ist auf dem Mond viel größer als alle Jahreszeiten auf der Erde, wie Ossenkopf-Okada sagt.

K: Kosten - Was man damit alles kaufen könnte...

Der Aufwand für eine Mondlandung steigt enorm, wenn man nicht eine Sonde, sondern prestigeträchtig einen Menschen im Mondstaub absetzen will. China sei für etwa 200 Millionen US-Dollar mit einem Rover auf dem Mond gelandet, sagt Tajmar. "Das "Artemis"-Programm hat bis jetzt fast 100 Milliarden US-Dollar gekostet." Sehr viel billiger werde es künftig wohl mit den immer stärker involvierten privaten Anbietern wie Blue Origin. Ein Großteil der Kosten ergebe sich aus dem Personal, erklärt Olthoff. Im Falle von "Artemis" liefen die Vorarbeiten schon seit rund zwei Jahrzehnten. Die SLS-Rakete sei seitdem in der Entwicklung - 20 Jahre Gehälter seien also schon hineingeflossen. "So etwas treibt natürlich die Kosten in die Höhe." Zudem gebe es viele Projekte, die zu "Artemis" beitragen, aber nicht formal Teil des Programms sind. Belastbare Angaben zu den Gesamtkosten seien daher sehr schwierig zu machen. Ossenkopf-Okada schätzt, dass allein in die Mondumrundung mit "Artemis 2" rund 50 Milliarden US-Dollar fließen. Für solche Summen ließen sich umfangreiche unbemannte Projekte mit großem Wissensgewinn umsetzen. Kritiker sehen bemannte Mondlandungen darum als Gadget für Nationen: nicht wirklich nützlich, aber man kann damit angeben. Olthoff sieht das differenzierter: Das sowjetische Mondprogramm zum Beispiel habe mit drei Sonden 300 Gramm Mondgestein zur Erde gebracht - das "Apollo"-Programm insgesamt 372 Kilogramm. Menschen seien viel besser in der Lage, auf Unvorhergesehenes zu reagieren. Bei "Apollo 17" sei überraschenderweise orangenes Mondgestein gefunden worden. "Ein Roboter hätte den orangenen Boden vielleicht gar nicht gesehen." Bei der gleichen Mission sei ein Schutzblech am Mondrover abgebrochen. "Ein Roboter hätte hier nichts tun können, aber die Crew hat mit Klebeband und einer Mondkarte ein neues Schutzblech gebastelt."

L: Landeplatz - Gebündelte Begehrlichkeiten

Begehrtes Ziel für Landemissionen ist der Südpol des Mondes. Dort gibt es Wassereis, das bei der Versorgung von Mondbasen mit Trinkwasser, Sauerstoff und Treibstoff nützen kann. Kraterränder erhalten fast durchgehend Sonnenlicht für Solarpaneele, der ständige Erdsichtkontakt ermöglicht stabile Funkverbindungen. Bei den "Apollo"-Landungen waren derlei Überlegungen noch unwichtig: Alle sechs fanden in äquatornahen Regionen statt.

M: Mondmobile - mit 5 km/h über den Mond jockeln

N: Namen - Symbol nationaler Identität

Raumfahrer haben verschiedene Bezeichnungen. Während des Kalten Krieges spiegelten die Unterschiede den Wettlauf zwischen USA und Sowjetunion wider. Neben den Astronauten westlicher Länder gibt es die Kosmonauten der einst sowjetisch geprägten Länder und die Taikonauten Chinas. Auch andere Länder entwickelten nationale Bezeichnungen wie Vyomanaut (Indien), Angkasawan (Malaysia) und Spationaute (Frankreich), die allerdings kaum genutzt werden.

O: Objekt, menschliches - Windeln, Schrott und eine Bibel

Das erste menschliche Objekt auf dem Mond war die sowjetische Sonde "Luna 2", die 1959 auf der Oberfläche einschlug. In den Jahrzehnten danach wurde aus unserem Begleiter mancherorts eine wahre Müllhalde. Nicht nur die Überreste erfolgreich gelandeter oder zerschellter Sonden liegen dort. Rund tausend Dinge hat die Menschheit bereits zurückgelassen: Werkzeuge, Kabel und Kameras, Seife, Handtücher und Nagelscheren, aber auch Fäkalienbeutel, Windeln und Tüten mit Erbrochenem. Die "Apollo-11"-Crew brachte eine goldene Nachbildung eines Olivenzweigs und eine Diskette voller "Goodwill"-Botschaften "vom Planeten Erde" mit. Alan Shepard schlug 1971 einige Golfbälle, James Irwin ließ eine Bibel, die Feder eines Falken sowie 100 Banknoten zurück. Charles Duke entschied sich für ein Familienfoto.

P: Planschen - Ozean aus glühender Lava

Es gibt viele mit "Mare" - lateinisch für Meer - bezeichnete Gegenden auf dem Mond, weil frühe Teleskopbeobachter dunkle Mondregionen wie das Mare Tranquillitatis als Ozeane ähnlich den irdischen Meeren interpretierten. Tatsächlich gab es aber nie ein Meer mit flüssigem Wasser auf dem Mond. Die Mare bestehen aus geschmolzener Lava aus dem Mondinneren, die in große Einschlagbecken floss und zu dunkel wirkenden Ebenen abkühlte. Ganz ohne Wasser ist der Mond aber nicht: In permanent beschatteten Polkratern gibt es Wassereis, das von Einschlägen durch Asteroiden oder Kometen eingetragen wird und durch das Zusammenwirken von Sauerstoff im Mondgestein und Wasserstoff aus dem Sonnenwind entsteht. Und auch einen Ozean gab es wohl mal - aus flüssigem Gestein. Er bedeckte kurz nach Entstehung des Mondes große Teile seiner Oberfläche.

Q: Quartier - Gemütlich ist anders

Raumfahrtagenturen wie Nasa, Esa und die chinesische CNSA wollen Quartier am oder auf dem Mond beziehen. Auch Unternehmen wie SpaceX und Blue Origin bekunden Interesse. Angekündigt wurden Projekte wie die Nasa-geführte Orbit-Station "Lunar Gateway" sowie eine chinesisch-russische und eine Nasa-"Artemis"-Basis, beide am Mond-Südpol. Das Dasein in einer solchen Station wird vom Schutz vor extremen Umweltbedingungen, von räumlicher Enge und geschlossenen Kreisläufen mit recycelter Luft und Wasser aus Urin geprägt sein. Fenster dürfte es kaum geben - wegen der kosmischen Strahlung und der Gefahr durch Mikrometeoriten. "Durchsichtige Fenster sind das schwächste Glied in dem Schutz", erklärt Ossenkopf-Okada. Energie soll von Solarfeldern oder Kernreaktoren geliefert werden. 

R: Regolith - gar nicht gut für Atemwege und Augen

Regolith ist die teils viele Meter dicke, pulvrige Bodenschicht, die die gesamte Mondoberfläche bedeckt. Sie entstand über Milliarden Jahre durch immer neue Meteoriden-Einschläge. Anders als irdischer Staub oder Sand bleiben die Partikel ohne den Einfluss von Wind oder Wasser scharfkantig wie Schleifpapier. Die durch die Sonnenstrahlung elektrostatisch aufgeladenen Splitterchen haften penetrant an Anzügen und Geräten, "Apollo"-Astronauten hatten dadurch massive Probleme - zum Beispiel funktionierten Reißverschlüsse nach kürzester Zeit nicht mehr und die Männer hatten noch längere Zeit einer Art lunaren Heuschnupfen. Für Mondbasen ist Regolith aber unverzichtbar: Er soll zu dicken Schichten gehäuft als Strahlungsschutz dienen, zudem könnten Ziegel, Solarzellen, auch Straßen oder Landeplätze für Raketen oder Dinge aus dem 3D-Drucker daraus entstehen.

S: Spaziergänge - Ausflüge zum Daten und Steine sammeln

Der erste Aufenthalt auf der Mondoberfläche endete schon nach zweieinhalb Stunden - nicht viel Zeit für einen Bummel, zumal es eine US-Flagge zu hissen und diverse Gerätschaften aufzustellen galt. Maximal etwa 60 Meter entfernten sich Armstrong und Aldrin von ihrer Mondlandefähre. Später legten Astronauten zu Fuß maximal drei Kilometer zurück - zwischenzeitlich im Mondauto sitzend schafften sie maximal etwa 35 Kilometer. Die Ausflüge dienten nicht dem Vergnügen: Es wurde fleißig Mondgestein zum Mitnehmen gesammelt. Bei "Apollo 17" waren es mehr als 100 Kilogramm.

T: Theia - Ursprung des Mondes

Der Mond bildete sich nach derzeitigem Wissensstand durch einen gigantischen Einschlag des marsgroßen Protoplaneten Theia auf die Urerde vor rund 4,4 Milliarden Jahren. Aus der Erde geschlagene Gesteinstrümmer fanden sich vermutlich in nur wenigen Tausend Jahren zu einer Kugel zusammen, die unseren Planeten seither begleitet. 

U: Unsportlich? - Dann auf zum Mond!

Der Mond hat einen Durchmesser von etwa 3.500 Kilometern und nur ein 81-stel der Masse der Erde. Die Gravitationskraft auf dem Mond beträgt darum nur ein Sechstel der Erdschwerkraft. Trotz ihrer klobigen Anzüge hüpften "Apollo"-Astronauten grazil über den Erdtrabanten. Selbst extrem unsportliche Menschen könnten hier Rekorde im Hoch- und Weitsprung aufstellen, Bälle und Kugeln ließen sich extrem weit werfen. Alan Shepard war 1971 der erste Golfspieler auf dem Mond. Seine beiden Golfbälle liegen dort noch immer.

V: Vulkane - Einst heftig brodelnd, inzwischen erloschen

Nach seiner Entstehung dürfte der Mond Schauplatz ungeheurer vulkanischer Aktivität gewesen sein. Der Erdtrabant kreiste damals näher um die Erde, die dabei entstehenden Gezeitenkräfte heizten sein Inneres auf und lieferten den Antrieb dafür. Bis vor etwa 120 Millionen Jahren brodelten Studiendaten zufolge wohl noch aktive Vulkane auf dem Mond.

W: Warm und kalt, hoch und tief - Ort der Extreme

Die Oberfläche heizt sich durch direkte Sonneneinstrahlung extrem auf stellenweise mehr als 120 Grad auf, kühlt aber nachts rapide ab, da keine Atmosphäre Wärme speichert oder verteilt. Nachts oder in dauerhaft schattigen Polkratern können die Werte auf unter minus 230 Grad sinken. Die höchste Stelle auf dem Mond befindet sich auf der Mondrückseite nahe dem Südpol-Aitken-Becken und ragt fast 11.000 Meter über den mittleren Radius hinaus. Die tiefste Stelle liegt mit mehr als 8.000 Metern unterm Mondmittelwert im Südpol-Aitken-Becken. Der Krater gilt mit etwa 2.500 Kilometern Durchmesser zudem als größter bekannter Einschlagkrater im Sonnensystem.

X: Xenon - Ionenantriebe mit Xenon-Gas

Die Raketen des Artemis-Programms nutzen hauptsächlich flüssigen Wasserstoff als Treibstoff. Für künftige Einsätze in der Raumfahrt getestet werden auch Alternativen zu chemischen Treibstoffen wie elektrische Systeme. Ionenantriebe ionisieren Gas - derzeit überwiegend Xenon - und stoßen die Ionen mit hoher Geschwindigkeit aus, um Schub zu erzeugen. Sie arbeiten effizient, aber mit geringem Schub. Bei Satelliten und Raumsonden sind elektrische Antriebe schon verbreitet im Einsatz. Für bemannte Missionen liefern die Systeme noch bei weitem nicht genug Schub.

Y: sYnchrone Rotation - Mond und Erde drehen gleich

Der Mond befindet sich in synchroner Rotation mit der Erde. Das heißt: Er dreht sich genau einmal pro Umlauf um die Erde auch um die eigene Achse. Dadurch zeigt er der Erde stets dieselbe Seite. Die Mondrückseite bleibt von der Erde aus unsichtbar. Gezeitenkräfte der Erde haben die ursprünglich schnellere Mondrotation über Milliarden Jahre abgebremst, bis Rotation und Erdumlaufzeit synchronisiert waren. Übrigens zieht es den Mond von der Erde weg. Derzeit entfernt er sich jedes Jahr um etwa 3,8 Zentimeter von der Erde. In ein bis zwei Milliarden Jahren könnte er so weit weg sein, dass totale Sonnenfinsternisse enden und Gezeiten schwächer werden. Und: Ähnlich wie eine sich drehende Eiskunstläuferin, die die Arme hebt, wird die Erde bei größerem Mondabstand langsamer - und ein Tag dadurch länger. Vor 1,4 Milliarden Jahren dauerte er Studiendaten zufolge wohl weniger als 19 Stunden.

Z: Zweiter sein - nur Premieren fesseln die Menschheit

Wer waren die ersten Menschen auf dem Mond? Neil Armstrong und Edwin "Buzz" Aldrin, das wissen viele Leute. Menschen überall auf der Welt verfolgten ihre Landung und machten dafür teils die Nacht durch.Jubelnde Massen empfingen die Astronauten nach ihrer Rückkehr. Und wer waren die Astronauten der zweiten Mondlandung? Wer war nach Ferdinand Magellan der zweite Initiator einer erfolgreichen Erdumrundung? Wer war nach Edmund Hillary und Tenzing Norgay auf dem Mount Everest? Die Beispiele zeigen: Premieren ziehen, danach verlieren Menschen schnell das Interesse. Was das "Artemis"-Programm da zu bieten hat? Mit "Artemis 3" sollen - frühestens 2027 - erstmals eine Frau und eine nicht-weiße Person auf dem Mond stehen. Erster Europäer dort könnten Alexander Gerst oder Matthias Maurer sein, bei der in einigen Jahren geplanten Mission "Artemis 4".