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Apollo - Experimente 

Laser-Reflektor-Experimente

Bild vergrößernMessung der Entfernung Erde-Mond
©NASA/KSC
»Apollo 14
Auf der Mondoberfläche aufgebaute Spiegelsysteme ermöglichen die Reflektion von Laserstrahlen von der Erde. Aus der Lichtlaufzeit lässt sich die aktuelle Entfernung zum Mond bis auf wenige Zentimeter genau bestimmen. Entsprechende Messungen werden auch von Deutschland aus gemacht.

Die auf dem Mondboden aufgestellten Reflektor-Paneelen bestehen jeweils aus etwa 300 Winkelspiegeln, sogenannten Katzenaugen. Diese haben die Eigenschaft, dass ein einfallender Lichtstrahl exakt in die Richtung zurückgestrahlt wird, aus der er gekommen ist. Auf der Erde gibt es mehrere Observatorien, die mit Laserkanonen ausgerüstet sind. Das Laserlicht wird dabei mit Hilfe des Teleskops exakt auf den Mond gerichtet. Anschließend wird der zurückgeworfene Laserstrahl wieder mit dem Teleskop aufgefangen und dessen gesamte Laufzeit zum Mond und zurück präzise gemessen.

Laser Ranging Retroreflektoren (LRRR) wurden an den Landeplätzen der Missionen Apollo 11, Apollo 14 und Apollo 15 aufgestellt. Ein ähnliches Gerät war auch auf dem Lunakhod 2 Mondrover der sowjetischen Mission Luna 21 installiert. Das Laser-Reflektor-Experiment ist das einzige der ALSEP-Module (Apollo Lunar Surface Experiments Package), das gegenwärtig noch Daten vom Mond liefert.

Bild vergrößernEin starker Laserstrahl wird auf den Mond gerichtet
©UT Texas
»Apollo

Laserlicht lässt sich auch über große Entfernungen hinweg sehr eng bündeln. Dennoch wird durch die Luftteilchen und andere Partikel der Strahl aufgeweitet, so dass sein Durchmesser auf dem Mond schon etwa 7 km beträgt. Der zurückgeworfene Strahl hat, wenn er wieder die Erdoberfläche erreicht, einen Durchmesser von 20 km. Entsprechend ist die Lichtenergie auf eine sehr große Fläche verteilt, so dass im Teleskop nur noch ein sehr schwaches Signal aufgefangen wird. Aus diesem Grund laufen die Messungen in der Regel über mehrere Stunden hinweg, bis sich ein deutliches Messergebnis zeigt.

Die Entfernung zum Mond kann dann auf etwa 3 Zentimeter genau vermessen werden. Bei einer mittleren Entfernung des Mondes von 385.000 km entspricht das einer Genauigkeit von einem 100millionstel Prozent.

Wegen der hohen Genauigkeit liefert diese Methode wertvolle Daten für zahlreiche Fragestellungen. So können die Mondbahn und die allmähliche Vergrößerung der Mondentfernung (derzeit etwa 3,8 Zentimeter pro Jahr), die Schwankungen in der Erdrotation und die Präzession der Erdachse exakt angegeben werden. Und sogar Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie wird hiermit getestet.

Im Mittel dreht sich der Mond pro Umlauf um die Erde einmal um seine eigene Achse. Dadurch sehen wir immer auf dieselbe Seite des Mondes. Allerdings ist die Eigendrehung des Mondes nicht konstant, was mit der Laser-Reflektionsmethode sehr genau vermessen werden kann. Diese Schwankungen geben Aufschluss über die innere Verteilung der Masse des Mondes. Aus den gemessenen Daten schließt man auf die Existenz eines recht kleinen Mondkerns mit hohem Eisenanteil. Dessen Radius kann höchstens 350 km betragen.





 
 
 
 

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22.02.2015

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Autor dieses Artikels:  Prof. Dr. Bruno Deiss

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