Licht von der dunklen Seite

Bring was mit von der dunklen Seite …

Es ist erst sechzig Jahre her, dass die Menschheit zum ersten Mal Bilder von der Rückseite des Mondes gesehen hat. Am 7. Oktober 1959 umrundete Luna 3 den Erdtrabanten und fertigte die ersten Bilder an. Bis zu diesem Zeitpunkt kannten wir alle nur die uns zugewandte Seite und es gab die wildesten Spekulationen, was sich auf der «dunklen Seite» wohl verbergen würde (und nein, ins Weltall ausgewanderte Nazis waren nicht wirklich auf der Liste 😏). Das ist medientechnisch eine viel kürzere Zeit, als die meisten auf Anhieb denken: es gibt Filme von Elvis Presley als G.I. in Deutschland1, die älter sind als die ersten Bilder von der Rückseite des Mondes!

Die ersten Bilder von der Mondrückseite Die ersten Bilder von der Mondrückseite (mehr davon hier).

Vor Milliarden von Jahren rotierte der Mond noch schneller um seine Achse als heute und war auch deutlich näher an der Erde (die damals auch wesentlich schneller rotierte). Im Laufe der Zeit entfernte sich der Mond von der Erde, da ihre Rotationsgeschwindigkeit abnahm und auch die Eigenrotation des Mondes verlangsamte sich immer weiter. So weit, dass der Mond irgendwann für eine Drehung um die eigene Achse genau so lange brauchte wie für die Umrundung der Erde (der Ausdruck dafür lautet «tidal lock»). So zeigt sich der Erde immer noch eine Hälfte (etwas mehr als 50% durch eine Wackelbewegung des Mondes, aber das würde hier zu weit führen) und nie sah ein Bewohner der Erde die erdabgewandte Seite, weshalb sie auch die Bezeichnung «die dunkle Seite» bekam.

Russland in Führung

Die Luna 3 Mission startete auf den Tag genau zwei Jahre nach Sputnik 1. Zu dieser Zeit war «Weltraumfahrt» eine mehr oder weniger komplett russische Veranstaltung. Die Amerikaner hatten Raketen, die entweder gar nicht starteten, eine peinliche Show ablieferten2 oder gleich auf der Rampe explodierten. Am schönsten hat das 1961 der unvergessliche Billy Wilder in «Eins, Zwei, Drei» mit Horst Buchholz gezeigt (ab 4:10!)

Die Mission zur Anfertigung der ersten Mondumrundung und der Fotos war extrem anspruchsvoll. Die Sonde war das erste in allen drei Achsen stabilisierte Raumfahrzeug (sonst würden die Aufnahmen nicht gelingen). Während des Flugs zum Mond wurde die Sonde durch Rotation stabilisiert, aber spätestens hinter dem Mond musste die Stabilisierung im Raum funktionieren. Mit einer Länge von 1.3 Metern und einem maximalen Durchmesser von 1.2 Metern sah die zylindrische Luna-Sonde einer mit Solarzellen bepflasterten großen Mülltonne recht ähnlich. Einen eigenen Antrieb besaß Luna 3 nicht, es gab lediglich keine Steuerjets zur Lagekorrektur. Nach dem Start am 4. Oktober 1959 verließ die Sonde die Erdumlaufbahn und schwenkte in Richtung Mond. Auch die Berechnung der Flugbahn forderte alles, was die sowjetischen Computer damals geben konnten. Der Eintritt in den Mondorbit unter dem Südpol hindurch war so berechnet, dass der Rückflug mit dem Verlassen des Mondorbits über dem Nordpol begann, so dass eine Kommunikation mit der Sonde auf der Nordhalbkugel möglich war. So war Luna-3 nicht nur die Mission, die die ersten Bilder von der Rückseite des Mondes brachte, sondern auch das erste «gravitiy assist»-Manöver.

Wie findet man den Mond?

In Zeiten, in denen Spielkonsolen mehr Rechenleistung haben als der schnellste Rechner der Welt vor 20 Jahren und Smartphones mehrere Tausend Mondfähren gleichzeitig landen könnten, mag es seltsam klingen: wie findet man den Mond ohne Computer? Die findigen Mitglieder des russischen Raumfahrtprogramms hatten eine einfache Lösung. Zum Zeitpunkt des Starts war nur ein sehr schmale Sichel des Mondes zu sehen, also musste die erdabgewandte Seite in fast vollem Sonnenlicht liegen. Ein einfache Fotodiode würde das vom Mond reflektierte Sonnenlicht erkennen und so die Kamera auslösen.

«Kamera» ist das richtige Stichwort. Luna-3 hatte ein Kamerasystem an Bord, das mit zwei Objektiven ausgestattet war, einmal mit 200mm und einmal mit 500mm Brennweite. Mit dem 200er konnte die gesamte Mondoberfläche aufgenommen werden und mit der 500mm-Linse ergab sich die Möglichkeit für Detailaufnahmen. Das Kamerasystem mit dem Codenamen «Yenisei» wurde von der Optikfabrik Krasnogorsky Zavod entwickelt und war das Beste vom Besten, das damals verfügbar war. Fest eingebaut wurden verschiedene «Blickwinkel» dadurch realisiert, dass die Steuerdüsen die komplette Sonde ausrichteten.

Es gab jedoch ein Problem, an dem das Projekt zu scheitern drohte: es gelang nicht, einen Film herzustellen, der ausreichend gegen die kosmische Strahlung gehärtet war. Aber das Universum hat einen eigenen Sinn für Humor und kam den Russen auf ungewöhnliche Art und Weise zu Hilfe.

With a little help from our «friends»

Ein paar Jahre früher —- Anfang 1956: der Kalte Krieg hatte begonnen und die Atommächte beäugen sich misstrauisch. Die US Air Force hat über die letzten Jahre einen Spionage-Ballon entwickelt (das Programm bekam nach einigen Umbenennungen schließlich den Namen «GENETRIX»), ein fast 70m hohes und 30 Meter durchmessendes Monstrum mit einer dieser neuentwickelten Kunststoff-Hüllen3 und Heliumfüllung. Daran hing ein Kamerasystem, das in periodischen Zeitabständen Bilder anfertigte. Der Plan war ebenso einfach wie verrückt: die Ballons werden von Skandinavien über Mitteleuropa bis in die Türkei aufgelassen, treiben dann mit den üblicherweise vorherrschenden Westwinden über russisches Territorium und anschließend über den Nordpazifik. Dort wird die Kameraeinheit abgeworfen und von einem Flugzeug in der Luft mit einem Fangnetz aufgefangen. Mehr dazu beispielsweise hier.

Die Russen waren naturgemäß nicht erfreut, als sie davon erfuhren und sie bekamen ihre Gelegenheit. Ein Metallstab an der Konstruktion war ziemlich genau 91cm lang und damit genau in der Wellenlänge des russischen Warnradars. Als Hunderte von Ballons die Sowjetunion überquerten, leuchteten sie auf dem russischen Radar auf wie Weihnachtskerzen! Die Luftabwehr schoss die Genetrix-Ballons reihenweise vom Himmel. Natürlich wurden die Überreste untersucht. Die Kamera war nicht Besonderes, aber der Film! Die russischen Techniker stellten erstaunt und hocherfreut fest, dass das Filmmaterial (quadratische Negative mit einer Seitenlänge von etwa 180mm) von hervorragender Qualität und sehr resistent gegen Höhenstrahlung war!

Der Chef-Entwickler des Kamerasystems der Luna-3 (Codename «Yenisei»), Pyotr Fedorovich Bratslavets schildert das so:

We cut an American 180-millimeter film to 35 millimeters, then punched it. We wrote «technical conditions of the film type AB-1», which after having been shown to the military representatives was filed in the appropriate folder with the stamp «top secret».

(Falls Sie sich gerade gewundert haben: ja, die Bezeichnung «AB-1» stand in der Tat für «american balloon«4.

Nach Hause telefonieren

Wie kommen die Bilder zur Erde? Die Funkverbindung war schlechter als vorberechnet und es gab auch keine hochentwickelte Übertragungselektronik. Ein Rücktransport der Bilder zur Erde war unmöglich. Also baute man das erste «Weltraum-Fotolabor», bei der die belichteten Negative in der Schwerelosigkeit durch eine spezielle Ein-Schritt-Lösung aus Entwickler, Fixierbad und Spülung gezogen und dann im nächsten Schritt getrocknet wurden. Nun musste die Sonde aber zuerst wieder sicher von der Umrundung der erdabgewandten Seite zurück kehren. Am 8. Oktober 1959 konnte Luna-3 von der Erde aus wieder kontaktiert werden. Nun wurde per Funk-Kommando die Übertragung der Bilder gestartet.

Dazu wurde das erste entwickelte Negativ vor eine Lampe positioniert und die Projektion von einem Fotovervielfacher (einer lichtempfindlichen Vakuumröhre) aufgefangen. Nun werde zeilenweise die registrierte Helligkeit per analogem Datenfunk Funk zur Erde übertragen (sozusagen ein «Fax von der dunklen Seite»). Ein Empfänger mit einem Thermopapier-Drucker zeichnete das Ergebnis auf. So sollten pro 30 Minuten ungefähr ein Bild übertragen werden. Aufgrund der Entfernung und der schwachen Verbindung enthielten die ersten Bilder —- nichts! Nur Rauschen. Der Direktor des Krim-Obervatoriums, Andrei Borisovich Severny, war überzeugt, dass das nichts werden würde:

Worauf wartet Ihr denn? Ich hab’s gesagt… wir werden kein Bild bekommen. Um den Film vor der kosmischen Strahlung zu schützen, brauchen wir einen halben Meter Bleiabschirmung. Wieviel habt Ihr in der Sonde? 5 Millimeter. Also? Das kann nichts werden …

Pyotr Fedorovich Bratslavets hielt dagegen:

Wartet ab! Wartet noch eine halbe Stunde, dann haben wir ein Bild!

Alle im Team sammelten sich um den Empfänger und dann tauchten die ersten Zeilen aus dem Thermodrucker auf: «Da ist es!» Die ersten Zeilen der bisher für die Menschheit unsichtbaren Seite des Mondes zeigten sich nach und nach, während sich die Team-Mitglieder euphorisch umarmten. Nach und nach wurden die berühmt gewordenen unscharfen Mondscheiben-Bilder übertragen.

Aufbereitetes Bild (von R. Nunes)

Die Seite von Ricardo Nunes ist nicht mehr online, aber über die Wayback Machine lässt sich eine Version von 2008 aufrufen.

Der Chef des russischen Weltraumprogramms, Sergei Pavlovich Korolev kam dazu und fragte: «Na, was habt Ihr geschafft?». Er bekam eines der noch feuchten Bilder in die Hand gedrückt. Auf das erste Bild schrieb er sofort: «Mein lieber Andrei.B. Severny. Das erste Bild der rückwärtigen Seite des Mondes, das wir nicht bekommen sollten. Herzlichst, S. Korolev« Laut Pyotr Fedorovich Bratslavets wurde das Ereignis in bester russischer Manier gefeiert. Angeblich inklusive eines tanzenden Sergei Korolev … 😄

50 Jahre später

Einhalbes Jahrhundert später: seit Mitte 2009 umkreist der Lunar Reconnaissance Orbiter den Mond und zeigt uns, was fünf Jahrzehnte Entwicklung in der Monderforschung möglich machen. Als Vergleich hier eine Aufnahme des LRO, die zeigt, was heute bereits die Weitwinkel-Kamera möglich macht. Aus einer Orbitalhöhe von ca. 50km beträgt die Auflösung etwa ein Pixel für einen halben Meter.

Die Rückseite, wie sie der LRO sieht Die beiden Seiten des Mondes, dank der Weitwinkel-Kamera des LRO (Credit NASA/GSFC/ASU)

Der eklatante Unterschied zwischen den beiden Seiten fällt auch Laien sofort auf. Diese Asymmetrie setzt sich auch unter der Oberfläche fort und bietet Forschern jeden Tag neue Herausforderungen. Zum Abschluss hier nochmal ein Link zu einer Aufnahme der Rückseite des Mondes in ihrer ganzen Pracht: The lunar farside as never seen before! und hier die Seite dazu (Credit: NASA/Goddard/Arizona State University).

спасибо!

Das Wort oben ist «spasibo» — Danke! auf Russisch. Danke für den Wagemut und die Anstrengung an all jene, die vor sechs Jahrzehnten möglich gemacht haben, die «dunkle» Seite des Mondes zu erhellen!


  1. Elvis war von Anfang Oktober 1958 bis Anfang März 1960 bei der 3. US-Panzerdivision in Friedberg stationiert.
  2. Mercury Redstone 1 («the four inch flight») ist so ein Beispiel. Das war sogar nach Luna 3, die Amerikaner hatten also viel aufzuholen.
  3. Hersteller der Hülle war übrigens General Mills, die Firma, die auch «Cheerio»-Frühstücksflocken herstellte und heute auch z.B. die Eismarke Häagen-Dasz besitzt.
  4. Die Geschichte von Pyotr Fedorovich können Sie hier nachlesen.
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