[ziesell]

Moonlite: Kleines Teleskop mit großer Leistung für den Mond

Ein kleines Teleskop auf dem Mond soll entfernte Objekte genauer erforschen können als die großen Teleskope auf der Erdoberfläche.



Im Zuge des Pioniere-der-Astrophysik-Programms (Astrophysics Pioneers) der amerikanischen Raumfahrtbehörde Nasa forscht ein Team an der Errichtung eines Teleskops auf der Mondoberfläche. Moonlite (Moon Lunar Interferometry Explorer) soll mit einer 50-mm-Öffnung mehr als tausendmal empfindlicher als irdische 8-Meter-Sammleröffnungen sein, da es viele Minuten lang ein Objekt belichten kann.

"Das eigentliche Hindernis für die Durchführung einer supersensiblen hochauflösenden optischen Interferometrie ist die Erdatmosphäre", erklärt Gerard van Belle (Lowell Observatory in Flagstaff, Arizona) Universe Today. Durch die Erdatmosphäre kann die Belichtungszeit nur "auf weniger als eine Millisekunde" begrenzt werden. Wenn länger belichtet wird, kann zwar eine höhere Empfindlichkeit erreicht werden, jedoch nimmt dann die Winkelauflösung ab und die Aufnahme verschwimmt.

Die Moonlite-Teleskope sind so klein, dass sie mit privaten Raumfahrtunternehmen des CLPS-Programms der Nasa (Commercial Lunar Payload Services) auf die Mondoberfläche gebracht werden können. Intuitive Machines, Astrobiotic, Firefly Aerospace und Draper sollen in den nächsten Jahren Nutzlasten an verschiedene Orte auf der Mondoberfläche bringen – diese dürfen aber maximal 50 Kilogramm wiegen.

Die Erkundung des Universums durch Moonlite

Laut van Belle könnte dieses Teleskop überall auf dem Trabanten zum Einsatz kommen – sowohl auf den polaren als auch den äquatorialen Breitengraden sowie auf der Mondvorder- und rückseite. Nach der Landung wird ein "Rover das vorinstallierte Moonlite-Außenbord-Optikteleskop 100 Meter vom Innenteleskop des Landers entfernt einsetzen", heißt es in der Studie. Beide Teleskope sollen identisch sein und sammeln durch ihre Positionierung Licht von astronomischen Zielen an zwei Teleskop-Zuführungsstationen.

Es sollen die Radien von Sternen mit geringer Masse (M-Zwerge) und braunen Zwergen, jungen stellaren Objekten (YSOs: young stellar objects) und aktiven galaktischen Kernen (AGN: active galactic nuclei) untersucht werden.

Für die M-Zwerge und braunen Zwerge könnten theoretisch sogar Daten über ihre Größe und Temperatur gesammelt werden – mit bodengebundenen Teleskopen auf der Erde erweist sich das laut dem Team als schwierig. Die kleinsten Sterne haben laut van Belle etwa zehn Prozent der Größe unserer Sonne. Die Messung ihrer Größe ist für irdische Interferometer unerreichbar – mit Moonlite soll es aber möglich sein.

Zudem erhofft sich das Team, ein besseres Verständnis der Entstehung und Entwicklung bewohnbarer Exoplaneten in den protoplanetaren Scheiben von Vorhauptreihensternen (YSO) zu erlangen. Dabei könnten die inneren Regionen dieser Sterne und auch die Sterngrößen ermittelt werden. Moonlite soll supermassereiche schwarze Löcher – insbesondere die von ihnen ausgehenden Jets – erstmals in optischen Wellenlängen beobachten.

Bereit für nächstes Pioneers-Programm

Die Hardware soll weniger als 15 Millionen US-Dollar kosten – die Kosten für das Very Large Telescope Interferometer (VLTI) der Europäischen Südsternwarte Eso belaufen sich dagegen auf mehrere hundert Millionen Dollar.

Bis zur Verwirklichung von Moonlite werden vermutlich Jahre oder Jahrzehnte vergehen. Bei der Pioneers-Ausschreibung der Nasa im Jahr 2023 wurde das Forschungsteam abgelehnt. "Aber wir haben eine gute Bewertung erhalten und wurden ermutigt, Dinge zu verbessern, wahrgenommene Probleme anzugehen und uns erneut zu bewerben", so van Belle.

Durch Labor- und Bodentests kann die Funktion der Teleskope auch auf der Erde getestet werden, erklärt er und führt fort: "Wir erhalten zwar nicht die gleiche Empfindlichkeit wie auf dem Mond, aber ansonsten funktioniert es genauso." Für das Jahr 2025 möchte das Team seinen überarbeiteten Antrag auf das Pioneers-Programm erneut einreichen.

Zur Studie

Die Studie wurde am 2. August 2024 auf dem Preprint-Server Arxiv.org veröffentlicht: Moonlite: a CLPS-delivered Nasa Astrophysics Pioneers lunar optical interferometer for sensitive, milliarcsecond observing (Moonlite: ein von CLPS bereitgestelltes optisches Mondinterferometer der Nasa-Astrophysik-Pioniere für empfindliche Beobachtungen im Millibogensekundenbereich).

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