Der LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter) der NASA hat zweimal einen Laserpuls an einen keksgroßen Retroreflektor an Bord der SLIM-Landesonde der JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency) auf dem Mond gesendet und ein Rücksignal empfangen.
Als LRO am 24. Mai 2024 in zwei aufeinanderfolgenden Umlaufbahnen 70 Kilometer über SLIM (Smart Lander for Investigating Moon) hinwegflog, pingte es den Lander mit seinem Laser-Höhenmesser an, wie es dies schon acht Mal zuvor getan hatte. Aber bei diesen beiden Versuchen prallte das Signal zum Detektor von LRO zurück.
Dies war eine wichtige Errungenschaft für die NASA, da das Gerät nicht optimal positioniert ist. Retroreflektoren sind normalerweise an der Oberseite von Landeeinheiten befestigt, sodass LRO einen Winkelbereich von 120 Grad hat, in den es zielen kann, wenn es Laserimpulse an die ungefähre Position eines Retroreflektors sendet. Die SLIM-Landeeinheit war jedoch mit ihrer Oberseite zur Seite gerichtet auf der Oberfläche gelandet, was die Reichweite von LRO einschränkte.
Um die Chancen zu erhöhen, ihr Ziel zu erreichen, arbeitete das LRO-Team mit JAXA zusammen, um den genauen Standort und die Ausrichtung von SLIM zu bestimmen. Anschließend sagten NASA-Ingenieure voraus, wann LROs Umlaufbahn ihn zu Koordinaten bringen würde, bei denen er mit den Laserstrahlen die beste Chance hätte, SLIMs Retroreflektor zu erreichen.
„Der Höhenmesser von LRO wurde nicht für diese Art von Anwendung gebaut, daher sind die Chancen, einen winzigen Retroreflektor auf der Mondoberfläche zu orten, bereits gering“, sagte Xiaoli Sun, der das Team leitete, das den Retroreflektor von SLIM im Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland, im Rahmen einer Partnerschaft zwischen NASA und JAXA baute.
„Dass es dem LRO-Team gelungen ist, einen Retroreflektor zu entwickeln, der zur Seite und nicht zum Himmel zeigt, zeigt, dass diese kleinen Geräte unglaublich widerstandsfähig sind“, sagte Sun.
SLIM landete am 20. Januar auf der Mondoberfläche. Der Retroreflektor, der mit der Landesonde mitfuhr, ein sogenanntes Laser Retroreflector Array, ist einer von sechs, die die NASA an Bord privater und öffentlicher Landesonden zum Mond geschickt hat, und der zweite, der Signale an LROs Höhenmesser zurücksendet.
Das erste Mal, dass ein Laserstrahl von LRO zu einem Retroreflektor der NASA und zurück gesendet wurde, war am 12. Dezember 2023, als LRO den Vikram-Lander der ISRO (Indian Space Research Organisation) anpingte. LRO hat seitdem noch drei weitere Male Laser-Pings mit Vikram ausgetauscht.
Der Retroreflektor der NASA besteht aus acht Quarz-Eckwürfelprismen, die in einen kuppelförmigen, 5 cm breiten Aluminiumrahmen eingelassen sind. Da sie weder Strom noch Wartung benötigen, können Retroreflektoren auf der Mondoberfläche jahrzehntelang überdauern und so für zukünftige Missionen zuverlässige Signale liefern.
Die Retroreflektoren könnten beispielsweise Artemis-Astronauten im Dunkeln zur Oberfläche leiten oder die Standorte von Raumfahrzeugen markieren, die sich bereits auf der Oberfläche befinden, um Astronauten und unbemannten Raumfahrzeugen die Landung in ihrer Nähe zu erleichtern.
Der Laser-Höhenmesser von LRO, das einzige Laserinstrument, das derzeit den Mond umkreist, wurde dafür entwickelt, die Topografie des Mondes zu kartieren und so Missionen zur Oberfläche vorzubereiten. Er wurde nicht dafür entwickelt, einen Retroreflektor auf 1/100 Grad genau anzupeilen, was die LRO-Ingenieure mit jedem Ping versuchen.