Am 4. März 2022 eine einsame, verbrauchte Trägerrakete wird in die Oberfläche des Mondes schlagen bei fast 6.000 mph. Sobald sich der Staub gelegt hat, Lunar Reconnaissance Orbiter der NASA wird in Position gehen, um den schwelenden Krater aus der Nähe zu betrachten und hoffentlich etwas Licht in die mysteriöse Physik der Planeteneinschläge zu bringen.
Als ein Planetenwissenschaftler, der den Mond studiert, sehe ich diesen ungeplanten Aufprall als spannende Chance. Der Mond war ein unerschütterlicher Zeuge der Geschichte des Sonnensystems, seine stark mit Kratern übersäte Oberfläche verzeichnete in den letzten 4 Milliarden Jahren unzählige Kollisionen. Wissenschaftler bekommen jedoch selten einen Blick auf die Projektile – normalerweise Asteroiden oder Kometen – das bilden diese Krater. Ohne die Einzelheiten dessen zu kennen, was einen Krater geschaffen hat, können Wissenschaftler nur begrenzt lernen, wenn sie einen Krater untersuchen.
Der bevorstehende Raketeneinschlag wird ein zufälliges Experiment liefern, das viel darüber enthüllen könnte, wie natürliche Kollisionen Planetenoberflächen zertrümmern und scheuern. Ein tieferes Verständnis der Impaktphysik wird Forschern dabei helfen, die öde Landschaft des Mondes und auch die Auswirkungen von Impakten auf die Erde und andere Planeten zu interpretieren.
Wenn eine Rakete auf dem Mond abstürzt
Es hat war eine Debatte über das genaue Identität des taumelnden Objekts derzeit auf Kollisionskurs mit dem Mond. Astronomen wissen, dass es sich bei dem Objekt um einen Oberstufen-Booster handelt, der von einem Satellitenstart in großer Höhe weggeworfen wurde. Es ist ungefähr 12 Meter lang und wiegt fast 4.500 Kilogramm. Beweise deuten darauf hin, dass es so ist wahrscheinlich entweder eine SpaceX-Rakete, die 2015 gestartet wurde oder ein Chinesische Rakete startete 2014aber beide Parteien Besitz verweigert haben.
Es wird erwartet, dass die Rakete in die stürzt weite öde Ebene innerhalb des riesiger Hertzsprung-Kraterknapp über dem Horizont auf der anderen Seite des Mondes von der Erde.
Einen Augenblick nachdem die Rakete die Mondoberfläche berührt hat, breitet sich eine Schockwelle mit mehreren Meilen pro Sekunde über die gesamte Länge des Projektils aus. Innerhalb von Millisekunden wird die Das hintere Ende des Raketenrumpfes wird ausgelöscht mit Metallsplittern, die in alle Richtungen explodieren.
Eine doppelte Stoßwelle wandert nach unten in die pulvrige oberste Schicht des Mondoberfläche, Regolith genannt. Die Kompression des Aufpralls erwärmt den Staub und die Felsen und einen weißglühenden Blitz erzeugen das wäre vom Weltraum aus sichtbar, wenn sich zu diesem Zeitpunkt zufällig ein Fahrzeug in der Gegend befände. Eine Wolke aus verdampftem Gestein und Metall breitet sich vom Aufprallpunkt aus aus, während Staub und sandgroße Partikel in den Himmel geschleudert werden. Im Laufe von mehreren Minuten wird das ausgestoßene Material um den jetzt schwelenden Krater herum wieder an die Oberfläche regnen. Von der unseligen Rakete wird so gut wie nichts übrig bleiben.
Wenn Sie ein Fan des Weltraums sind, haben Sie beim Lesen dieser Beschreibung vielleicht ein Déjà-vu erlebt – die NASA führte 2009 ein ähnliches Experiment durch, als sie es absichtlich tat stürzte den Lunar Crater Observation and Sensing Satellite ab, oder LCROSS, in einen permanent beschatteten Krater in der Nähe des Mondsüdpols. Ich war ein Teil der LCROSS-Mission, und es war ein voller Erfolg. Durch die Untersuchung der Zusammensetzung der Staubfahne, die ins Sonnenlicht gehoben wurde, konnten Wissenschaftler Anzeichen dafür finden ein paar hundert Pfund Wassereis die durch den Einschlag von der Mondoberfläche gelöst worden waren. Dies war ein entscheidender Beweis dafür, dass seit Milliarden von Jahren Kometen liefern Wasser und organische Verbindungen zum Mond, wenn sie auf seiner Oberfläche aufprallen.
Da der Krater der LCROSS-Rakete jedoch ständig von Schatten verdeckt wird, haben meine Kollegen und ich ein Jahrzehnt lang darum gekämpft, die Tiefe dieser vergrabenen eisreichen Schicht zu bestimmen.
Beobachtung mit dem Lunar Reconnaissance Orbiter
Das zufällige Experiment des bevorstehenden Absturzes wird Planetenwissenschaftlern die Möglichkeit geben, einen sehr ähnlichen Krater bei Tageslicht zu beobachten. Es wird so sein, als würde man den LCROSS-Krater zum ersten Mal im Detail sehen.
Da der Aufprall auf der anderen Seite des Mondes stattfinden wird, wird er für erdgestützte Teleskope außer Sichtweite sein. Aber etwa zwei Wochen nach dem Aufprall wird der Lunar Reconnaissance Orbiter der NASA beginnen, einen Blick auf den Krater zu erhaschen, während seine Umlaufbahn ihn über die Aufprallzone führt. Sobald die Bedingungen stimmen, wird die Kamera des Mondorbiters beginnt mit der Aufnahme von Fotos der Aufprallstelle mit einer Auflösung von etwa 1 Meter (3 Fuß) pro Pixel. Lunar Orbiter anderer Raumfahrtagenturen können ebenfalls trainieren ihre Kameras auf dem Krater.
Die Form des Kraters und der herausgeschleuderte Staub und Felsen werden hoffentlich zeigen, wie die Rakete im Moment des Einschlags ausgerichtet war. Eine vertikale Ausrichtung erzeugt ein kreisförmigeres Merkmal, während ein asymmetrisches Trümmermuster eher auf einen Bauchlappen hindeuten könnte. Modelle deuten darauf hin, dass der Krater überall sein könnte 30 bis 100 Fuß (10 bis 30 Meter) im Durchmesser und etwa 6 bis 10 Fuß (2 bis 3 Meter) tief.
Die durch den Aufprall erzeugte Wärmemenge ist ebenfalls eine wertvolle Information. Wenn Beobachtungen schnell genug gemacht werden können, besteht die Möglichkeit, dass Infrarotinstrument des Mondorbiters wird in der Lage sein, glühend heißes Material im Inneren des Kraters zu erkennen. Dies könnte verwendet werden, um die Gesamtwärmemenge des Aufpralls zu berechnen. Wenn der Orbiter nicht schnell genug eine Sicht bekommen kann, könnten hochauflösende Bilder verwendet werden, um die Menge an geschmolzenem Material im Krater- und Trümmerfeld abzuschätzen.
Durch Vergleich Vorher-Nachher-Bilder Mit der Kamera und dem Wärmesensor des Orbiters werden die Wissenschaftler nach weiteren subtilen Veränderungen an der Oberfläche suchen. Einige dieser Effekte können über das Hundertfache des Kraterradius ausdehnen.
Warum das wichtig ist
Einschläge und Kraterbildung sind a allgegenwärtiges Phänomen im Sonnensystem. Krater zertrümmern und fragmentieren Planetenkrusten und bilden nach und nach die lockere, körnige obere Schicht, auf der sie üblich sind die meisten luftleeren Welten. Die allgemeine Physik dieses Prozesses ist jedoch trotz seiner Häufigkeit kaum bekannt.
Die Beobachtung des bevorstehenden Raketeneinschlags und des daraus resultierenden Kraters könnte Planetenwissenschaftlern helfen, die Daten des LCROSS-Experiments 2009 besser zu interpretieren und bessere Aufprallsimulationen erzeugen. Mit einem wahren Phalanx der Missionen geplant, den Mond in den kommenden Jahren zu besuchen, ist das Wissen über die Eigenschaften der Mondoberfläche – insbesondere die Menge und Tiefe des vergrabenen Eises – sehr gefragt.
Unabhängig von der Identität dieser eigensinnigen Rakete wird dieses seltene Aufprallereignis neue Erkenntnisse liefern, die sich als entscheidend für den Erfolg zukünftiger Missionen zum Mond und darüber hinaus erweisen können.
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