Das kommerzielle Wettrennen zum Mond wurde am 22. Februar 2024 mit der Landung von Odysseus beendet. Damit ist es die erste erfolgreiche amerikanische Mondlandung seit der Apollo-17-Mission im Jahr 1972. Zwar kippte das Raumfahrzeug nach dem Aufsetzen um, die Datenübertragung funktioniert dennoch einwandfrei.

Ursprünglich sollte die Landefähre nur bis zum Vormittag des 27. Februars (Dienstag, Ortszeit Houston, Texas) aktiv sein. Da Odysseus weiterhin Solarstrom erzeugt, wurde die Mission verlängert. Der Strom soll zwar noch bis zum kommenden Dienstag (6. März 2024) ausreichen, dennoch hat sich das Missionsteam für die Abschaltung entschieden. 

"Wir erwarten eine Zeit, in der die Solarstromerzeugung es Odie nicht erlauben wird, weiterhin Daten zu senden", erklärt Steve Altemus (CEO von Intuitive Machines) am Mittwoch in einer Pressekonferenz der Nasa.

Mittlerweile müsste die Datenübertragung beendet sein und die Landefähre müsste sich in ihrem vorzeitigen Ruhestand befinden. Denn in der Südpolregion des Mondes ist die Nacht eingebrochen – die immerhin 14 Erdentage andauert und bei der es -160 Grad Celsius kalt werden kann. Ob die Instrumente von Odie die lange und kalte Mondnacht überstehen werden, muss sich zeigen. In zwei bis drei Wochen will das Missionsteam versuchen, den Kontakt wieder herzustellen.

In der Zwischenzeit werden mehr als 43 MB (oder 350 Megabit) an übertragenen Daten analysiert. Altemus bestätigt, dass sie Daten von allen an Bord befindlichen Nutzlasten erhalten – sowohl denen von der Nasa als auch den kommerziellen Partnern.

Diese Informationen zeigen auch, dass es beim Landeanflug ein Problem mit der Navigationsausrüstung gab. Der sechsbeinige Odysseus landete schneller als erwartet auf der Mondoberfläche und in einer höher gelegenen Region als ursprünglich vorgesehen. Die Landung war entsprechend härter als erwartet. Dadurch kam das Raumfahrzeug laut Altemus ins Schleudern: "Das Fahrwerk hat den Großteil der Last getragen, und wir haben uns ein oder zwei Fahrwerksbeine gebrochen."

Odie saß etwa zwei Sekunden lang aufrecht auf einem Gelände mit einer Neigung von etwa zwölf Grad. Dann begann der Lander zu kippen. Einer seiner Tanks oder ein anderer Ausrüstungsgegenstand stützt ihn jedoch ab, sodass Odysseus in einer etwa 30 Grad Neigung (zur Horizontalen) zum Stillstand kam. Mittlerweile erreichten die Erde auch die ersten brauchbaren Bilder, die den Zustand der Landefähre bestätigen.

Die Landestütze von Odysseus fängt den ersten Kontakt mit der Mondoberfläche ab, um die Integrität der Mission zu erhalten. Das Flüssigmethan- und Flüssigsauerstofftriebwerk der Landefähre drosselt immer noch, was für Stabilität sorgt. Bildrechte: Intuitive Machines

Die Schräglage führte zu mehreren Problemen. Zum einen befindet sich der obere Sonnenkollektor im Schatten. Ähnlich wie bei der japanischen Slim-Mission können die Generatoren dadurch weniger Solarstrom erzeugen. Zum anderen konnte die Hochleistungsantenne zur Kommunikation mit der Erde nicht ausgefahren werden. Zur Datenübertragung nutzt Intuitive Machines jetzt andere Antenne mit einer niedrigen Verstärkung (low-gain antennas).

Ursprünglich sollte sich auch der Mini-Satellit EagleCam in einer Höhe von 30 Metern über der Mondoberfläche entfalten und dann Fotos von der letzten Phase des Abstiegs machen. Aufgrund der Navigationsprobleme beschloss sich das Missionsteam jedoch dafür, EagleCam weiterhin an Bord zu lassen.

Am 22. Februar 2024 nimmt die Odysseus-Mondlandefähre von Intuitive Machines ein Bild des Kraters Schomberger auf dem Mond in einer Entfernung von etwa 200 Kilometern vom geplanten Landeplatz in einer Höhe von etwa 10 Kilometern auf, das ein breites Sichtfeld bietet. Bildrechte: Intuitive Machines

Erst am 28. Februar wurde die EagleCam ausgesetzt. Zum Zeitpunkt der Pressekonferenz befand sie sich etwa vier Meter von Odysseus entfernt. Bisher sind noch keine Bilder von dem Instrument im Kontrollzentrum auf der Erde eingetroffen. Laut Altemus arbeitet das EagleCam-Team an der Problembehebung. Andere Nutzlasten arbeiten dagegen wie gewünscht.

Mit dem Roles-Instrument (Radio Observations for the Near Side Lunar Surface; dtsch.: Radio-Beobachtungen für die Oberfläche der Mondvorderseite) wurden bereits auf dem Weg zum Mond Daten gesammelt, erklärt die Projektwissenschaftlerin Sue Lederer. Die Solarpanels konnten nämlich mehr Energie generieren als geplant und eine von vier Antennen wurde frühzeitig aktiviert und sammelte damit wissenschaftliche Bonusdaten: Radiowellen, die von der Sonne, der Erde und dem Mondstaub abgestrahlt werden.

Für Joel Kearns, dem stellvertretenden Administrator für Exploration bei der Nasa, und seine Kollegen ist diese Mission (IM-1) ein Erfolg und "ein erster Schritt zurück zum Mond". Eine Mondlandung stellt eine hohe Herausforderung dar, weil ein Raumschiff von der Erde aus zunächst extrem beschleunigen muss, um der Schwerkraft der Erde zur entfliehen.

Dann reisen Landefähren mit hohem Tempo zu unserem stellaren Nachbarn und müssen dort wieder stark abgebremst werden. Zum Abbremsen braucht es einen Gegenschub, der nur durch Treibstoff und Triebwerken generiert werden kann. Dieser Gegenschub muss so stark sein, dass die Landefähre mit einer annähernden Geschwindigkeit von null Kilometern pro Stunde auf der Mondoberfläche zum Stillstand kommt, erklärt Kearns.

Odysseus hat dieses Bild etwa 30 Meter über der Mondoberfläche aufgenommen, während sein Haupttriebwerk mit mehr als 24.000 Meilen pro Stunde gedrosselt wurde. Bildrechte: Intuitive Machines

Wie eine Forschungsgruppe in ihrer Studie gezeigt hat, wirbelt die Schubfahne beim Landeanflug Staub und Gestein auf. Die Sicht der Instrumente wird getrübt, wodurch es zu Fehlfunktionen kommt. Die Schubdüsen schalten sich dadurch zu früh oder zu spät ab. Selbst über 50 Jahre nach der letzten bemannten Mondlandung ist ein sanftes Landemanöver alles andere als einfach. 

Intuitive Machines plant bereits den nächsten Flug (IM-2) zu unserem Trabanten. Der soll gegen Jahresende starten. Bei diesem Unterfangen sollen sich mehr Kameras an Bord des Raumfahrzeugs befinden – ein Learning aus dieser Mission, berichtet Tim Crain (Mitgründer von Intuitives Machines) während der Pressekonferenz. 

Nachdem Odysseus die Anforderungen an die End-to-End-Kommunikation verstanden hatte, sendete es Bilder von der Mondoberfläche von seinem vertikalen Abstieg zum Landeplatz Malapert A, dem am weitesten südlich gelegenen Ort, an dem ein Fahrzeug auf dem Mond landen und eine Kommunikation mit den Bodenkontrolleuren herstellen konnte. Bildrechte: Intuitive Machines

Derzeit arbeitete das Unternehmen an der größeren Landefähre Nova-D, die eine Nutzlast von 500 bis 750 Kilogramm bis zum Mond bringen soll. Odysseus gehörte zum Typ Nova-C, mit dem bis zu 130 Kilogramm an Nutzlast befördert werden können. Zukünftig will die Firma auch Kommunikationssatelliten in der Umlaufbahn des Trabanten platzieren.

Weitere Missionen – auch von anderen Firmen – werden in den nächsten Monaten und Jahren folgen.