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StartseiteEinsteins Erben Schuss zum Mond25.01.2005

Schuss zum Mond

Deutschlandfunk-Sendereihe: Einsteins Erben

<strong>Physik. - Ein Stein fällt zu Boden, angezogen von der Erdmasse. Ein Stück Weltraumschrott treibt mit konstanter Geschwindigkeit durch den Weltraum. Beide Objekte verhalten sich nach denselben physikalischen Gesetzen. Schwere und träge Masse sind äquivalent, stellte schon Galileo fest. Albert Einstein bezog sich auf diese Grundlage in seiner Allgemeinen Relativitätstheorie, die das Gravitationsfeld beschreibt. Ob nicht vielleicht doch die Art der Materie dabei ein Wörtchen mitredet, wollen US-Forscher mit einem extrem exakt messenden Experiment prüfen.</strong>

Von Frank Grotelüschen

Auf diese Reflektorspiegel will Tom Murphy Licht werfen. (NASA)
Auf diese Reflektorspiegel will Tom Murphy Licht werfen. (NASA)

20. Juli 1969. Behutsam setzen Neil Armstrong und Buzz Aldrin die Landefähre Eagle auf der Mondoberfläche auf. Armstrong klettert heraus und verkündet den Beginn eines neuen Zeitalters:

That’s one small step for man, one giant leap for mankind.

Dann widmen sich die beiden Astronauten weit profaneren Tätigkeiten: Sie nehmen Bodenproben, stellen das Sternenbanner auf - und legen einen Spezialspiegel in den Mondstaub, ein Panel aus 100 Einzelspiegeln. Heute, 35 Jahre später, nimmt ein Forscherteam der NASA diese Mondreflektoren wieder ins Visier. Mit dabei ist auch Tom Murphy, Physiker an der University of California in San Diego.

Wir schicken kurze Laserblitze von der Erde zum Mond. Dabei zielen wir auf die Spiegel, die die Astronauten dort vor Jahrzehnten hinterlassen haben. Wir können die Reflektoren nur treffen, weil sich das Licht auf dem Weg zum Mond auf einen Strahl von zwei Kilometern Durchmesser aufweitet. Dort werfen die Spiegel das Licht zurück zur Erde, wo wir es mit einem Teleskop auffangen. Und alles was wir machen ist, die Laufzeit so präzise wie möglich zu messen - und damit den genauen Abstand zum Mond.

Der Mond ist rund 385.000 Kilometer von der Erde entfernt, hin und zurück ist das Licht zweieinhalb Sekunden unterwegs. Bisher konnten die Forscher die Monddistanz bis auf 1,7 Zentimeter genau dingfest machen. Eine neue Anlage soll es nun zehn Mal besser machen und eine Genauigkeit von einem Millimeter schaffen. Das Gerät heißt - wie das einstige Mondprogramm der NASA - APOLLO (Apache Point Observatory Lunar Laser-ranging Operation). Es steht auf einem Berg in New Mexiko und besteht aus einem starken Laser und einem 3,5-Meter-Teleskop. Die Herausforderungen sind nicht ohne.

Nur eines von 30 Millionen Lichtteilchen wird den Spiegel auf dem Mond treffen. Und von den wenigen Lichtteilchen, die zur Erde reflektiert werden, kann unser Teleskop auch nur eines von 30 Millionen auffangen. Das bedeutet: Von einer Billiarde Lichtteilchen, die unseren Laser verlassen, schnappen wir ein einziges wieder auf.

Eine Stecknadelsuche im Lichthaufen, wenn man so will. Mit ihren hochpräzisen Laufzeitmessungen hoffen die Forscher, winzigste Schwankungen der Mondumlaufbahn aufzuspüren. Die nämlich wären ein Indiz dafür, dass einer von beiden - Mond oder Erde - stärker von der Sonne angezogen würde als der andere.

Wir wollen wissen: Werden Mond und Erde von der Sonne auf die gleiche Weise angezogen? Erde und Mond unterscheiden sich nämlich nicht nur durch Größe und Masse, sondern auch durch ihre chemische Zusammensetzung. So besitzt die Erde einen massiven Eisenkern. Sollte das Äquivalenzprinzip tatsächlich verletzt sein, würde sich das als allmähliche Verschiebung der Mondumlaufbahn bemerkbar machen - entweder zur Sonne hin oder von ihr weg.

Manche Physiker gehen davon aus, dass die Gravitation - zumindest ein kleines bisschen - eben doch vom Material abhängt. Damit wäre das Äquivalenzprinzip verletzt, Einsteins Allgemeine Relativität wäre in den Grundfesten erschüttert. Andere, neuere Theorien, hingegen würden bestätigt - und zwar Konzepte, die die Relativitätstheorie endlich mit der anderen großen Theorie der Physik verheiraten würden, der Quantenmechanik. Und das wäre dann...

One giant leap for mankind.

... ein großer Schritt zumindest für die Gemeinde der Physiker. Bis dahin aber wird sich die Fachwelt ein wenig gedulden müssen.

Wir erwarten, die ersten Laserblitze in diesem Sommer zum Mond zu schießen, sagt Murphy. Doch dann wird es noch mindestens ein Jahr dauern, bis wir erste Ergebnisse haben und die Mondumlaufbahn genauer als bislang festlegen können.

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