Juli 1969, Millionen Menschen sitzen vor Flimmerkisten und Neil Armstrong hüpft auf den Mond. Wie groß war dieser Schritt für die Wissenschaft? Und müssen Menschen da wieder hin? Reisen Sie mit uns in die Geschichte und Zukunft in unserem Schwerpunkt "Zum Mond und zurück".

Mehr als siebeneinhalb Milliarden Menschen leben auf unserem Planeten. Auf dem Mond waren bislang nur zwölf. Der erste setzte seinen Fuß am 21. Juli 1969 um 3.56 Uhr deutscher Zeit auf die staubige Oberfläche, der letzte am 11. Dezember 1972. Warum so wenig? Nun, der Mond ist deutlich weiter weg von der Erde, als es aussieht, wenn wir ihn am Nachthimmel leuchten sehen.

Im Durchschnitt umkreist er unsere Heimat mit einem Abstand von 384.400 Kilometern. 30 erdgroße Planeten passen also zwischen ihn und die Erde. Und es ist bis heute enorm aufwendig und riskant, die Erde an Bord einer Rakete zu verlassen. Obwohl kein anderer extraterrestrischer Himmelskörper so intensiv mithilfe von Teleskopen, Satelliten und von Menschen erkundet worden ist wie der Mond, wirft er noch 50 Jahre nach der ersten bemannten Mondlandung Fragen auf. Die wichtigsten Antworten:

Wo sind bedeutende Mondmissionen gelandet?

Den Höhepunkt aller Missionen stellt sicherlich die Mondlandung von Apollo 11 dar. Am 21. Juli deutscher Zeit hopste Neil Armstrong vor 50 Jahren als Erster auf der Oberfläche herum, Buzz Aldrin folgte ihm wenige Minuten später. Der Dritte im Bunde, Michael Collins, umkreiste den Mond, um die beiden später in der Umlaufbahn einzusammeln und mit ihnen zurück zur Erde zu fliegen.

Doch der historischen Leistung gingen andere Errungenschaften voraus. So lassen sich um die 40 gelungene und misslungene Landungen auf dem Mond zählen. Dazu gehören Objekte, deren Absturz gezielt herbeigeführt wurde, die von der Erde aus gesteuert sanft aufsetzten oder eben von Menschenhand die letzten Meter hinabgelenkt wurden. Besonders bemerkenswert:

Luna 2 war die erste Raumsonde, die gezielt auf dem Mond aufschlug. Am 13. September 1959 stürzte das sowjetische Gerät auf die Lava-Ebene Palus Putredinis. Einen knappen Monat später schossen sie einen Fünf-Zentner-Satelliten in eine Bahn um den Mond. "Was wird die nächste Station bei der Mondfahrt sein? Die Landung auf dem Mond?", hieß es damals in der ZEIT (Nr. 41/1959). Die erste kontrollierte Landung gelang ebenfalls sowjetischen Ingenieuren: Im Oceanus Procellarum setzte am 3. Februar 1966 Luna 9 auf. 75 Stunden lang sendete das Raumgefährt Messwerte, dann war die Batterie erschöpft. 1968 umkreiste mit Luna 12 erstmals eine Sonde den Mond und lieferte dabei Aufnahmen der Oberfläche zur Erde.

Doch es waren letztlich die Amerikaner, die in Gestalt von Neil Armstrong in der Nacht vom 20. auf den 21. Juli 1969 den Mond betraten. Weitere folgten, insgesamt zwölf Männer wanderten durch den Staub. Sie gehörten zu den Crews der Apollo-Missionen 11, 12, 14, 15, 16 und 17.

Anfang 2019 dann schrieb China ein Stück Geschichte. Mit der chinesischen Sonde Chang'e 4 ist am 3. Januar erstmals ein menschengemachtes Objekt auf der erdabgewandten Seite des Mondes gelandet. Diese Seite des Mondes ist bislang noch ziemlich unerkundet. Der Rover Jadehase 2 (Yutu-2) soll es ändern: Er war an Bord der Sonde, fährt derzeit im Karman-Krater umher und führt dort Experimente durch.

Welche laufenden Mondmissionen gibt es?

Nicht nur historisch bedeutend, sondern andauernd ist die chinesische Mission Chang'e 4. Am 3. Januar 2019 um 3.26 Uhr deutscher Zeit ist die Sonde gelandet, zwölf Stunden später fuhr der Rover Jadehase 2 über eine Rampe auf die Mondoberfläche. Da sich von der abgewandten Mondseite keine direkte Funkverbindung zur Erde herstellen lässt, brachten die Chinesen bereits im Mai 2018 den Relaissatelliten Queqiao in Position, um Signale aus dem Funkschatten zu senden. Ein offizielles Missionsende gibt es bislang nicht.

Derweil ist der Vorgänger Chang'e 3 mit dem Jadehasen noch immer aktiv. 2013 waren beide auf dem Mond gelandet. Und auch wenn der Hase nicht mehr hüpft – der Rover ist seit der zweiten Nacht bewegungsunfähig –, so sammelt er seitdem konstant Daten. Ein Rekord.

Seit Juli 2011 ziehen zwei Satelliten für die Artemis-Mission ihre Kreise. Die beiden Geräte sollen Magnetfelder auf und um den Mond vermessen und eine 3-D-Karte davon erstellen.

Noch mal deutlich länger im Einsatz ist der Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) der US-Weltraumbehörde Nasa. Die Sonde ist bereits im Juni 2009 auf eine Mondumlaufbahn eingeschwenkt und fotografiert und vermisst ihn seit dem darauffolgenden September. In durchschnittlich 50 Kilometern Höhe umkreist die Sonde den Mond. Erstmals führte sie Radarmessungen durch und machte Aufnahmen der erdabgewandten Seite. So war es etwa möglich, aus vielen detaillierten Bildern des LRO ein hoch aufgelöstes Video des gesamten Mondes zu bauen. Wieder andere Messungen zeigten, dass mancherorts Temperaturen von weniger als minus 250 Grad Celsius herrschen (Journal of Geophysical Research: Woods‐Robinson, Siegler & Paige, 2019). Damit liegt nach jetziger Kenntnis der kälteste Ort im Sonnensystem auf dem Mond.

Wem gehört der Mond?

Niemandem – und damit allen. Zwei Jahre bevor mit dem Astronauten Neil Armstrong der erste Mensch den Mond betrat, wurde im Jahr 1967 der Weltraumvertrag geschlossen. Er soll sicherstellen, dass sich die irdische Kolonialgeschichte im All nicht wiederholt.

Entsprechend heißt es in Artikel 1: Jegliche Erkundung solle zum Vorteil und im Interesse aller Länder stattfinden, unabhängig von ihrem wirtschaftlichen und wissenschaftlichen Entwicklungsstand. Der Weltraum inklusive des Mondes sei ein Gebiet der gesamten Menschheit. Weiter ist festgeschrieben, dass unter anderem der Mond im Einklang mit internationalem Recht "für alle Staaten ohne jegliche Diskriminierung frei zur Erkundung und Nutzung sein soll".  

Ursprünglich unterzeichnet haben diesen Vertrag 91 Staaten, darunter auch Russland und die USA. Er hielt diese aber nicht davon ab, ihr Wettrennen zum Mond und der weiteren Erkundung des Alls fortzusetzen. Gesiegt haben damals die USA. Die Crew von Apollo 11 stellte sogar eine US-Flagge auf. Offiziell ging es dabei weder darum, den Russen eins auszuwischen, noch darum, Gebietsansprüche zu erheben. Laut eines US-Gesetzes vom 4. November 1969 stellt der Akt "eine symbolische Geste von Nationalstolz anlässlich des Erfolgs" dar.

Für Archäologinnen und Archäologen bietet der Mond viele dankbare Ziele. Wie Aufnahmen des Lunar Reconnaissance Orbiters zeigen, stehen beispielsweise noch jene US-Flaggen, welche Astronauten der Apollo-Missionen von 1969 bis 1972 errichtet haben. Auch finden sich dort oben fünf Geländewagen, vier kleine Rover, zwei Golfbälle, Fuß- und Reifenspuren sowie so manch abgestürzte Sonde. Einige davon wurden absichtlich darnieder gebracht, andere – wie die aus Israel stammende Beresheet – zerschellten zum Entsetzen ihrer Erbauer, weil so eine Mondlandung alles andere als einfach ist.

Die Organisation For All Moonkind möchte alle Landeplätze auf dem Mond und auf anderen Himmelskörpern unter internationalen Schutz stellen. Das Unesco-Übereinkommen zum Schutz des Kultur- und Naturerbes der Welt gilt allerdings ausschließlich auf der Erde. "Der Beweis unserer zweifüßigen Vorfahren wird von der internationalen Gemeinschaft anerkannt und als Weltkulturerbe geschützt. Doch der Beweis der ersten extraterrestrischen Erkundung der Menschheit auf dem Mond ist es nicht", schreibt eine der Co-Initiatorinnen, Michelle Hanlon, auf The Conversation. Diese Ereignisse mögen 3,5 Millionen Jahre auseinander liegen, doch sie zeigten dasselbe menschliche Verlangen, etwas zu erreichen, zu entdecken und zu triumphieren. "Ihnen sollte derselbe Respekt und dieselbe Hochachtung gebühren."

Während das Unesco-Übereinkommen insgesamt 193 Staaten ratifiziert haben, muss For All Moonkind zunächst für die Idee werben. Noch drängt die Zeit nicht – selbst von den wenigen neuen Missionen, die bislang geplant sind, soll keine an die historisch bedeutsamen Orte zurückführen.

Wie entstand der Erdtrabant?

Die Frage ist nicht abschließend geklärt. Es gibt mehrere Theorien. Aufgrund der bisherigen Kenntnisse bevorzugen Astrophysikerinnen und Astrophysiker jedoch die Theorie, der Mond sei ein Bruchstück einer gewaltigen Kollision von Himmelskörpern, die ein Team 1975 erstmals publiziert hat (Icarus: Hartmann & Davis, 1975).

Demnach ist vor etwa 4,5 Milliarden Jahren ein Himmelskörper namens Theia von der Größe des Mars mit der Erde kollidiert. Aus Trümmerteilen unseres Planeten und des Einschlagkörpers soll sich mit der Zeit in 384.000 Kilometern Entfernung der Mond geformt haben. War er zunächst noch flüssig, habe sich der Magmaozean innerhalb von 100 Millionen Jahren verfestigt, wenig dicht gepacktes Gestein trieb nach oben und formte letztlich seine heutige Kruste, heißt es dazu in diversen Studien, in denen Forscherinnen und Forscher den Hergang simuliert haben (Journal of Geophysological Research: Barr, 2016).

Unklar ist aber, warum Erde und Mond chemisch so ähnlich zusammengesetzt sind und doch entscheidende Unterschiede aufweisen. Hat eine Art Meteoritenschleier Mond und Erde eingehüllt und der Mond die Brocken an sich gerissen (Nature: Kruijer et al., 2015; Touboul et al. 2015)? Hat sich die Erde sehr schnell gedreht, als Theia einschlug (Science: Matija & Stewart, 2012)? Oder war es schlicht Zufall und mit der jungen Erde und Theia haben sich im All ausgerechnet zwei chemisch gleichartige Himmelskörper getroffen (Nature: Mastrobuono-Battisti et al., 2015)?

Vielleicht kam doch alles anders. Weil das ursprüngliche Modell der Kollisionstheorie zwar schön ist, aber eben nicht voll überzeugt, haben es andere Wissenschaftler erweitert. Ihr Erklärungsansatz: Der Mond ist nicht das Produkt eines Einschlags, sondern Ergebnis zahlreicher großer Asteroideneinschläge auf der jungen Erde (Nature Geoscience: Rufu, Aharonson & Perets, 2017).

Was gibt's da zu holen?

Hell und strahlend erscheint der Mond von der Erde aus. Dabei ist seine Oberfläche rau, ziemlich staubig und von Kratern sowie Verwerfungen übersät. Sie ist dermaßen zerklüftet, dass es der Crew von Apollo 11 bei ihrem Anflug auf den Mond im Jahr 1969 bloß wenige Sekunden, bevor der Treibstoff ausging, gelang, einen geeigneten Landeplatz zu finden.

Sauerstoff, Silizium, Magnesium, Eisen, Kalzium, Aluminium und Titan sind die Elemente, die größtenteils auf der Oberfläche zu finden sind. Außerdem gibt es dort Wasser. Mehrere Forscherteams konnten es in tiefen Kratern am Mondsüdpol nachweisen, zudem ist Wasser im Gestein gebunden; womöglich überall, wie Daten von Indiens Raumsonde Chandrayaan-1 vermuten lassen.

Aufgrund der fehlenden Atmosphäre und dem Licht der Sonne kann flüssiges Wasser, so wie wir es auf der Erde haben, auf dem Mond nicht existieren (vgl. etwa Nature Geoscience: Millikeb & Li, 2017 und Nature: Saal et al., 2008).

Die Europäische Weltraumorganisation Esa aber will prüfen, ob sich die Ressourcen nicht doch zu Trinkwasser, atembaren Sauerstoff oder zu Treibstoff für Raketen verarbeiten lassen. Eine weitere Idee ist, zu letzterem Zweck Helium-3 abzuschöpfen, ein umstrittener Ansatz. Seltene Metalle, die auf der Erde rar sind, aber für eine Menge technischer Geräte vonnöten, sind ebenfalls eine interessante Ressource.

Während die Mondkruste als oberste Schicht leicht zugänglich ist, ist über die Zusammensetzung des inneren Mondmantels wenig bekannt. Bislang war es weder Astronauten noch Sonden gelungen, sie zu analysieren.

Die chinesische Raumsonde Chang'e 4 jedoch könnte zu Beginn des Jahres 2019 auf der erdabgewandten Seite des Mondes auf Mantelgestein gestoßen sein. Der Rover hat den Forschern zufolge bei seinen ersten Erkundungen direkt Silikatminerale aus der Gruppe der Olivine und Pyroxene gefunden. Sie unterscheiden sich deutlich vom bisher untersuchten Material der Mondoberfläche, die von Feldspatmineralen dominiert wird (Nature: Li et al., 2019). Die Entdeckung könnte erhebliche Bedeutung für die Erkundung des Mondmantels sowie allgemein für das Wissen über Entstehung und Entwicklung von Planeteninneren haben (Nature: Pinet, 2019).

Streng genommen gibt es keine Rückseite. Der Mond dreht sich schließlich. Gezeitenkräfte aber haben über die Jahrmillionen die Drehung abgebremst, der Mond hat seine Rotationsenergie an die Erde weitergegeben. Heute dreht er sich genauso schnell um sich selbst, wie er für eine Umdrehung um die Erde braucht. Daher zeigt er uns immer dasselbe Gesicht. Die Erde schirmt den Mond gegen den Weltraum ab, und so schlagen auf der zur Erde gewandten Seite viel weniger Meteoriten ein als auf der Allseite: Die ist deshalb mit Kratern übersät, wie das folgende Bild unter Berücksichtigung von Seitenlicht und Schatteneinwurf zeigt:

Auch wenn die britische Rockband Pink Floyd in Anlehnung an die erdabgewandte Seite eines der berühmtesten Alben der Rockgeschichte Dark Side of the Moon taufte: Dunkler als auf der uns zugewandten Seite ist es dort nicht. Die Sonne scheint auf die erdabgewandte Seite besonders, wenn wir Neumond haben. Dann nämlich steht der Mond von der Erde aus gesehen mittags am Himmel und hat den Zentralstern im Rücken.

Wenn überhaupt hat der Mond eher vorne seine dark side. Große dunkle Flecken überziehen dort seine Oberfläche. Es handelt sich um abgekühlte Lavameere, die den Mond gescheckt aussehen lassen. Auf einer dieser Lavaebenen, dem Mare Tranquillitatis, landeten im Jahr 1969 die Apollo-11-Astronauten Neil Armstrong und Buzz Aldrin.

Insgesamt ist der Mond einer der dunkelsten Körper des gesamten Sonnensystems – auch wenn er aufgrund seiner Nähe zur Erde gar nicht so erscheint. Im Mittel wirft die Mondoberfläche nur rund zwölf Prozent des Sonnenlichtes zurück, zum Vergleich: Die Erde gibt 30 Prozent zurück, die Venus gar 75 Prozent.

Was wird noch kommen?

Beschlossen, aber noch in der Planungsphase ist das Artemis-Programm der USA. Das heißt zwar genauso wie die Satellitenmission, ist aber etwas bedeutend Größeres: Artemis soll bis 2024 erstmals eine Astronautin zum Mond bringen. Die Mission war ein Wunsch der amtierenden US-Regierung und bringt die Nasa in gewisse Not. Sie hat zwar mit der Lunar-Gateway eine Raumstation in Mondnähe geplant, aber keine Landung, weshalb es an wichtigen Gerätschaften fehlt.

Wahrscheinlicher ist, dass der Mond zunächst von einem weiteren Rover Besuch bekommen wird: Chandrayaan-2 stammt aus Indien und soll im Juli 2019 vom Satish Dhawan Space Centre gen Mond starten.

Im Dezember dieses Jahres wollen die Chinesen nachlegen und mit Chang'e 5 einen Rover schicken, der Proben zur Erde zurückbringt. Und auch Russland möchte wieder etwas landen lassen: Mit der Esa arbeiten russische Ingenieure an drei Luna-Missionen (25, 26 und 27). Im Fokus der Missionen der zwei Landesonden und des Orbiters steht in den nächsten Jahren der Südpol.