Derzeit ist der Mond ein heiß – oder eher ein eiskalt – begehrtes Ziel in der Raumfahrt. Verschiedene Missionen suchen nach gefrorenem Wasser auf dem Trabanten. Und weil der Mond gerade so faszinierend ist, blickt das Team von MDR WISSEN und vom Planetarium Halle am 6. März 2025, zwischen 19 und 20 Uhr (MEZ), in einem gemeinsamen Livestream zum Mond.

Passenderweise haben alleine in dieser Woche gleich zwei kommerzielle Missionen zur Mondlandung angesetzt: Blue Ghost von Firefly Aerospace (Cedar Park, Texas, USA) und Prime-1 von Intuitive Machines (Houston, Texas, USA).

Blue Ghost konnte am 2. März 2025 erfolgreich, sanft und ohne Probleme auf dem Trabanten aufsetzen. Intuitive Machines hat am 6. März ihre zweite Landemission angesetzt. An Bord der Landefähre Athena von Intuitive Machines befindet sich das hüpfende Raumfahrzeug Grace, das mit deutschen Sensoren für die Suche nach Wassereis in einem der Mondkrater ausgelegt ist.

So klein ins der Sensor: Finger halten den thermoelektrischen Infrarotsensor des Leibniz-IPHT Jena. Bildrechte: Sven Döring/ Leibniz-IPHT

Das dafür vorgesehene Lunar Radiometer (LRAD) wurde gemeinsam von der Freien Universität Berlin und dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) bereitgestellt. Die hochsensiblen Sensoren, mit denen kontaktlos über eine größere Distanz hinweg nach Wasser gesucht werden kann, stammen vom Leibniz-Institut für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT) in Jena.

Ende Februar ist zudem eine Raumsonde der US-Raumfahrtbehörde Nasa gestartet, die in einer Entfernung von 100 Kilometern über die Mondoberfläche hinwegfliegen soll. Dabei soll ebenfalls nach Wasservorkommen gesucht werden. Jedoch hat das Missionsteam der Nasa derzeit Probleme mit der Kommunikation zum Lunar Trailblazer. Ob dieses Unterfangen wieder auf Kurs gebracht werden kann, ist unklar.

Dafür hat ein indisches Forschungsteam möglicherweise mehrere Gebiete in den Polarregionen des Mondes ausgemacht, an denen es Eis bereits in wenigen Zentimetern Tiefe unter der Oberfläche geben könnte.

Aber warum suchen gerade gefühlt alle nach Wasservorkommen auf dem Mond? Weil die Menschheit wieder zurück zu unserem nächsten Nachbarn will – egal ob die US-Amerikaner mit ihrem Artemis-Programm, die Chinesen mit ihrer geplanten Internationalen Mondforschungsstation ILRS oder die Inder mit ihren Plänen zur Errichtung einer eigenen Mondbasis. Selbst die Russen können sich vorstellen, ihre Weltraumpräsenz langfristig auf den Mond auszuweiten. Die Europäer beteiligen sich vor allem am Artemis-Programm der USA.

Doch für eine dauerhafte menschliche Anwesenheit auf dem Mond braucht es vor allem Wasser. Dieses von der Erde zum Mond zu transportieren ist kostenintensiv und daher keine langfristige Lösung. Wenn das Wasser auf dem Mond jedoch gewonnen werden kann, würde dies viele Probleme lösen.

Das Mondwasser kann als Trinkwasser aufbereitet werden, es kann zur Abschirmung von der gefährlichen Weltraumstrahlung in den Zwischenwänden von Gebäuden genutzt werden, zudem kann es in seine Bestandteile Sauerstoff und Wasserstoff aufgeteilt werden. Sauerstoff kann als Atemluft genutzt werden und Wasserstoff kann als Energiequelle dienen. Beide Stoffe zusammen können als Raketentreibstoff für Missionen zurück zur Erde oder zu anderen Himmelskörpern verwendet werden.

Die langfristige Erforschung oder Besiedlung des Mondes wird wahrscheinlich von der Verfügbarkeit von Eis als Wasservorrat abhängen. Die Wahrscheinlichkeit der Eisbildung in einem Mondgebiet hängt direkt von der Oberflächentemperatur ab.

Eine der einzigen direkten Messungen der Oberflächentemperatur des Trabanten wurde während der Apollo-Missionen in den 1970er-Jahren vorgenommen. Diese Missionen landeten jedoch in der Nähe des Äquators, mehrere Tausend Kilometer von den geplanten Landeplätzen für künftige bemannte Missionen entfernt. Dort hat die Neigung des Geländes wenig Einfluss auf die Temperaturen.

Der Vikram-Lander auf der Mondoberfläche mit der ChaSTE-Sonde im Einsatz. Bildrechte: Isro

Im August 2023 landete auch die indische Chandrayaan-3-Mission auf dem Trabanten. Diesmal in der Südpolarregion (ungefähr 69° Süd). An Bord der Vikram-Landefähre befand sich auch ein Temperatur-Sonden-Experiment. Mit diesem wurden Messungen an der Mondoberfläche und in einer Tiefe von zehn Zentimetern darunter gemacht.

Das Forschungsteam analysierte die Temperaturdaten am Landeplatz. Dieser befindet sich an einem der Sonne zugewandten Hang mit einem Winkel von sechs Grad. Die dort gemessenen Höchsttemperaturen lagen bei 82 °Celsius (355 Kelvin) und fielen in der Mondnacht (die etwa 14 Erdentage lang ist) auf fast -170 °C (105 K).

Ein Bild der Mondoberfläche, aufgenommen vom Pragyan-Rover, der kurz nach dem Aufsetzen vom Vikram-Lander abgesetzt wurde. Links ist die Absetzrampe des Landers zu sehen. Bildrechte: Isro

In einem flachen Bereich, der etwa einen Meter von der Landestelle entfernt war, wies die niedrigere Spitzentemperatur lediglich 59 °C (332 K) auf. Aus den gesammelten Daten leitete das Forschungsteam ein Modell ab, mit dem sich der Einfluss des Neigungswinkels auf die Oberflächentemperatur in hohen lunaren Breitengraden ähnlich der Landestelle bestimmen lässt.

Die Hänge, die von der Sonne weg und in Richtung des nächstgelegenen Pols ausgerichtet sind, und einen Winkel von mehr als 14 Grad haben, seien vermutlich kühl genug, damit sich Eis in der Nähe der Oberfläche ansammeln kann.

Kommentiertes Foto und Diagramm, das die Position von ChaSTE auf dem Vikram-Lander zeigt. Bildrechte: Durga Prasad et al. /Communications Earth & Environment

Diese Bedingungen herrschen an den Mondpolen. Dazu gehören auch die vorgeschlagenen Landestellen der Nasa für ihre dritte und damit bemannte Artemis-Missionen. Im Oktober 2024 hatte die US-Behörde neun potenzielle Landestellen in der Südpolregion des Mondes bekannt gegeben: Peak in der Nähe von Cabeus B, Haworth, Malapert-Massiv, Mons Mouton-Plateau, Mons Mouton, Nobile Rim 1, Nobile Rim, de Gerlache Rim 2 und Slater Plain.

Die indischen Studienautoren vermuten, dass es auf dem Trabanten mehr Gebiete geben kann, in denen sich Eis bilden kann. Diese Regionen können zudem zugänglicher sein als der Abstieg in die tiefen und steilen Kratern, deren Böden noch nie einen Sonnenstrahl abbekommen haben.