Mehr Standorte für künftige Mondbasen

Lunare Standortvorteile: Das Wassereis auf dem Mond könnte weiter verbreitet und besser zugänglich sein als gedacht – das erweitert die Standort-Auswahl für künftige Mondstationen. Messungen der indischen Mondmission Chandrayaan-3 legen nahe, dass die Untergrundtemperaturen durch Hangneigung und den stark wärmeisolierenden Regolith sehr kleinteilig variieren. Wassereis könnte daher auch außerhalb der Polarregion vorhanden sein – ein Vorteil für künftige Mondbasen.

Ob die USA, Europa, China oder Indien: Viele Raumfahrtnationen wollen in naher Zukunft wieder Astronauten zum Mond schicken. Geplant sind Mondlandungen, aber auch Mondbasen und lunare Orbitalstationen. Als günstiger Standort gilt vor allem die Südpolregion des Erdtrabanten. Dort könnte es begehrte Metall-Ressourcen, Rohstoffe für Lebenserhaltung und Raketenantriebe sowie ausreichend Wassereis geben. Letzteres findet sich vor allem in den dauerdunklen Schattenzonen der polaren Krater.

„Wie eine Thermodecke“

Doch wie zugänglich ist das lunare Wassereis? Und wo liegen solche Wasserressourcen möglichst nahe an hellen, für eine Mondbasis geeigneten Standorten? Klar scheint, dass nur Stellen mit dauerhaft niedrigen Temperaturen von unter minus 150 Grad als Kältefallen fungieren und Wassereis dauerhaft festhalten. Gleichzeitig legen jedoch Messdaten der Apollomissionen 15 und 17 nahe, dass der lunare Regolith ein extrem schlechter Wärmeleiter ist.

„Die lunare Oberflächenschicht wirkt wie eine Thermodecke und verhindert die Ausbreitung der Sonnenhitze in den Untergrund“, erklären Durga Prasad vom Physik-Forschungslabor im indischen Ahmadabad und seine Kollegen. Dadurch könnte schon eine dünne Deckschicht reichen, um Wassereis im lunaren Untergrund zu erhalten. Wie gut diese Wärmeisolation aber in polaren Breiten des Mondes ist, blieb bislang offen – die Apollo-Missionen landeten alle nahe des Mondäquators.

Bis zu 85 Grad Unterschied auf zehn Zentimetern

Um diese für künftige Mondmissionen wichtige Wissenslücke zu schließen, wurde der „Vikram“- Lander der indischen Mondmission Chandrayaan-3 mit einer feinen Bohrnadel samt Thermosensoren ausgerüstet. Nachdem die Landesonde im August 2023 am Manzinus-Krater nahe des 70. Breitengrads gelandet war, begann sie mit diesem CHaSTE-Instrument eine mehrwöchige Messreihe. Dabei zeichneten die Sensoren die Temperaturen an der Regolithoberfläche und rund zehn Zentimeter darunter bei verschiedenen Sonnenständen auf.

Die Messungen zeigten: Schon in zehn Zentimeter Tiefe wird die Hitze der sonnenbeschienenen Mondoberfläche deutlich abgemildert. Das Team um Prasad ermittelte Temperaturunterschiede zwischen Untergrund und Oberfläche von 55 bis 85 Grad. Dies bestätigt die Erkenntnisse der Apollo-Astronauten – und könnte bedeuten, dass nur eine relativ dünne Staub- und Regolithschicht nötig ist, um das lunare Wassereis abzuschirmen.

Auf die Hangneigung kommt es an

Die Vikram-Landesonde lieferte noch eine weitere wichtige Erkenntnis: Den Messungen zufolge spielen schon kleinste Terrainunterschiede eine große Rolle für die lunare Bodentemperatur. An dem um sechs Grad gegen die Sonne geneigten Standort der Messsonde heizte sich die Regolithoberfläche tagsüber bis auf gut 81 Grad auf. „Die lunare Oberflächentemperatur auf einer ebenen, nur rund einen Meter entfernten Fläche lag hingegen bei 58,8 Grad“, berichten Prasad und sein Team.

Das legt nahe, dass sich die Temperaturbedingungen der Mondoberfläche schon auf kleinstem Raum stark unterscheiden können. „Unseres Wissens nach hat ChaSTE damit nicht nur die ersten In-situ-Temperatur-Messwerte aus den hohen Breiten des Mondes geliefert – die Daten demonstrieren auch, dass die Topografie und Hangneigung schon in Maßstäben von wenigen Metern erhebliche Temperaturunterschiede hervorbringen können“, schreiben die Forschenden.

Günstige Standorte auch außerhalb der Polarregion

Das Spannende daran: Durch dieses lunare „Mikroklima“ könnten günstige Standorte für Mondstationen und potenzielle Wassereisvorkommen nah beieinander liegen. Dies bestätigte sich auch in einer ergänzenden Modellsimulation von Prasad und seinem Team. Sie ergab, dass viele Hänge in hohen, aber nicht polaren Breiten des Mondes günstige Bedingungen für Wassereis bieten könnten. Es reicht demnach aus, wenn die lokale Hangneigung dort mehr als 14 Grad in Richtung Pol beträgt.

Für künftige Mond-Astronauten wäre dies ein enormer Vorteil: Sie müssten ihre Stationen nicht in der lunaren Südpol-Region errichten, sondern könnten Standorte etwas niedrigerer Breiten wählen. Dadurch wäre der Sonneneinfall für Stromerzeugung oder Solaröfen günstiger, dennoch könnte genügend Wassereis in der Umgebung existieren. „Im Vergleich zu Regionen näher am Pol stellen solche Standorte daher geringere technische Anforderungen“, erklärt das Forschungsteam. „Das macht sie zu vielversprechenden Zielen für die künftige Monderkundung und für Mondstationen.“ (Communications Earth & Environment, 2025; doi: 10.1038/s43247-025-02114-6)

Quelle: Communications Earth & Environment