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Gravity Recovery and Interior Laboratory (GRAIL) war eine Mondmission der NASA, die im Rahmen des Discovery-Programms durchgeführt wurde. Der Name spielt auf engl. (Holy) Grail = (Heiliger) Gral an.

Gravity Recovery and Interior Laboratory
Missionslogo
Typ	Raumsondenpaar
Land	Vereinigte Staaten Vereinigte Staaten
Organisation	National Aeronautics and Space Administration NASA
COSPAR-Bezeichnung	2011-046A 2011-046B
Missionsdaten
Startdatum	10. September 2011 um 13:08:52.775 UTC
Startplatz	Cape Canaveral Air Force Station
Trägerrakete	Delta-7920H-10C
Missionsdauer	464 Tage
Enddatum	17. Dezember 2012 um 22:29:21 UTC
Landeplatz	kontrollierter Absturz in Nordpolregion (an unbenanntem Berg zerschellt)
Bahndaten
Koordinatenursprung	Mond
Bahnhöhe	55 km (anfänglich)
Umlaufzeit	113 min (anfänglich)
Allgemeine Raumfahrzeugdaten
Startmasse	jeweils 307 kg
Leermasse	jeweils 201 kg
Abmessungen	(H × B × T) 1,09 × 0,95 × 0,76 m
Hersteller	Lockheed Martin Space Systems

GRAIL bestand aus zwei im September 2011 gemeinsam gestarteten Raumsonden, die zwischen Anfang 2012 und Dezember 2012 den Mond umkreisten. Ziel der Mission war die genaue Vermessung des lunaren Schwerefelds und der Schwereanomalien, um daraus Aufschlüsse auf den inneren Aufbau des Mondes zu gewinnen.

Aufbau der Sonden

Die Mission wurde vom Jet Propulsion Laboratory geleitet. Die Sonden wurden von Lockheed Martin Space Systems basierend auf dem XSS-11-Satelliten gebaut.[1] Die Stromversorgung erfolgte über zwei ausklappbare, aber nicht schwenkbare Solarmodule (763 W), die Lithium-Ionen-Akkumulatoren aufluden (30 Ah bei 28 V).[2] Zur Lageregelung dienten Warmgas-Steuerdüsen und Reaktionsschwungräder. Die Daten wurden über eine S-Band-Funkverbindung an das Deep Space Network (DSN) übertragen.[3]

Die Sonden arbeiteten, wie die GRACE-Satelliten, nach dem SST-Prinzip (Satellite-to-Satellite Tracking): Sie umrundeten den Mond auf derselben Bahn und maßen mit dem Lunar Gravity Ranging System (LGRS) mittels elektromagnetischer Wellen im Ka-Band kontinuierlich die gegenseitige Distanz. Dadurch ließen sich Unregelmäßigkeiten des Schwerefeldes mit hoher Präzision analysieren.[3]

Als zusätzliche Nutzlast, zu Bildungszwecken für Schüler, befand sich auf jeder der beiden Sonden das Kamerasystem E/PO MoonKam mit jeweils fünf einzelnen Kameras, die Bilder von der Mondoberfläche, der Erde und den Sonden selbst übermittelten.[4] Die Sonden wurde nach einem landesweiten Wettbewerb für Schulklassen „Ebb“ (Ebbe) und „Flow“ (Flut) benannt.[5]

Missionsverlauf

Die beiden GRAIL-Sonden starteten zusammen auf einer zweistufigen Delta-7920H-10C-Rakete am 10. September 2011 um 13:08:52.775 UTC von der Cape Canaveral Air Force Station aus.

Nach dem Start erfolgte eine dreieinhalbmonatige Transferphase über den Lagrange-Punkt L₁ des Erde-Sonne-Systems zum Mond, um die erforderliche Geschwindigkeitsänderung klein zu halten und andererseits die sehr niedrige Mondumlaufbahn von nur etwa 50 km Höhe möglichst exakt zu erreichen. Die Umlaufzeit der Sonden um den Mond betrug 113 Minuten. Auf dieser Höhe folgten die beiden Satelliten einander in etwa 175–225 km Abstand.[6]

Die eigentliche Wissenschaftsmission begann am 7. März 2012[7] und hatte eine Dauer von 82 Tagen. Diese war in drei Zyklen von je 27,3 Tagen gegliedert. Zweimal täglich standen die Sonden für je acht Stunden mit dem Deep Space Network (DSN) in Verbindung und übertrugen die Daten.[6]

Nach Abschluss der primären Wissenschaftsphase wurde eine Verlängerung der Mission beschlossen, die vom 30. August bis 3. Dezember 2012 andauern sollte. Dafür verringerten die Sonden ihre Höhe auf durchschnittlich 23 km, um noch genauere Messungen durchführen zu können.[8] Nach Ende der Mission im Dezember 2012 erfolgte eine fünftägige Außerdienststellungsphase, nach der die beiden Satelliten später auf dem Mond aufschlagen sollten, um einen unkontrollierten Absturz auf eventuell bedeutsame Stätten wie z. B. die Apollo-Landestellen zu vermeiden.[6]

Beide Raumsonden kollidierten zum planmäßigen Missionsende am 17. Dezember 2012 mit einem unbenannten Berg zwischen Philolaus und Mouchez nahe dem Mondnordpol. Um 22:28:51 UTC schlug GRAIL A („Ebb“) zuerst auf der Mondoberfläche auf, etwa 30 Sekunden später folgte GRAIL B („Flow“). Der Ort des Einschlags beider Satelliten wurde von der NASA nach der verstorbenen Astronautin Sally Ride benannt.[9]

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  Die GRAIL-Sonden bei der Startvorbereitung
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  Die GRAIL-Sonden auf der Trägerrakete
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  Die Delta-7920H-10C vor dem Start
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  Die Delta 7920H-10C kurz vor dem Abheben
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  Dicke der Mondkruste

Weblinks

• GRAIL@ nasa.gov, abgerufen am 1. Januar 2012
• MIT GRAIL Home Page
• NASA News: New NASA Mission to Reveal Moon's Internal Structure and Evolution, 11. Dezember 2007 (englisch)
• Kennedy Space Center: Medienarchiv zur GRAIL-Mission
• hda: Nasa-Mission, Sonden-Duo soll Rätsel um zweiten Erdmond lösen, in Spiegel Online Datum: 7. September 2011, abgerufen: 10. September 2011
• NASA: GRAIL-A erreicht Mond am 31. Dezember 2011

Videos

• Parting Moon Shots from NASA's GRAIL mission. Aufnahmen der Mondrückseite im Dezember 2012, JPLnews@youtube, abgerufen am 16. Januar 2013

Einzelnachweise

1. Lockheed Martin spacecraft to be flown for NASA’s GRAIL lunar mission (Memento vom 29. Dezember 2007 im Internet Archive)
2. NASA: Gravity Recovery and Interior Laboratory (GRAIL) Launch Kit (PDF; 1,2 MB)
3. GRAIL: Spacecraft & Payload. MIT, abgerufen am 5. September 2011.
4. GRAIL: Education & Outreach. MIT, abgerufen am 5. September 2011.
5. NASA: Montana Students Submit Winning Names for NASA Lunar Spacecraft, vom 17. Januar 2012
6. GRAIL: Mission Design. MIT, abgerufen am 5. September 2011.
7. NASA: NASA's Twin GRAIL Spacecraft Begin Collecting Lunar Science Data
8. NASA: NASA's GRAIL Moon Twins Begin Extended Mission Science, vom 31. August 2012
9. NASA: NASA's GRAIL Lunar Impact Site Named for Astronaut Sally Ride, vom 17. Dezember 2012

На других языках

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- [de] Gravity Recovery and Interior Laboratory

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[ru] Gravity Recovery and Interior Laboratory

The Gravity Recovery and Interior Laboratory (GRAIL) — программа изучения гравитационного поля и внутреннего строения Луны, реконструкции её тепловой истории. GRAIL позволит получить более полную информацию о формировании Луны и других твёрдых планет Солнечной системы. Эта миссия подобна ранее начатому проекту Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE), изучавшему гравитационное поле Земли.

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