Mondsonde GRAIL | Astronomie.de - Der Treffpunkt für Astronomie

Mondsonde GRAIL

MiMeDo

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Hallo allerseits,

heute Mittag startet (vielleicht, Wetter 40% Chance)
eine (besser: zwei) neue Mondsonde(n),
Gravity Recovery and Interior Laboratory, kurz GRAIL genannt.

Das Pärchen dient dazu, das Schwerefeld des Mondes
mit höchster Präzision zu vermessen, man verspricht
sich für die erdzugewandte Seite eine Verbesserung
um den Faktor 100, für die abgewandte Seite sogar 1000
(da bisher viel weniger vermessen). Dazu fliegen die
beiden Sonden auf einer identischen, recht niedrigen (50km)
Bahn, und messen kontinuierlich den gegenseitigen
Abstand (um die 200km) mit einer Genauigkeit im Bereich
von zehntel Mikrometer(!!)

Details dazu in diesem Artikel von Spaceflight Now,
dort wird auch die etwas ungewöhnliche Flugbahn über
den Erde-Sonne-Lagrangepunkt L1 erklärt.

Die Missionsdauer ist "von der Natur" festgelegt,
zwischen zwei Mondfinsternisse im Dezember 2011
und Juni 2012, da man davon ausgeht, dass die Sonden
die Dunkelphasen nicht überleben werden.

Das interessante an der Mission ist, dass man endlich
präzise Einblicke ins Mondinnere erhält, um viele
alte Fragen zu beantworten, wie die, warum alle grossen
Mare auf der Vorderseite sind, wie der Mond tatsächlich
entstanden ist, ob er noch ein geschmolzenes Inneres hat, usw.

Ich frage mich, ob die Präzision so hoch sein kann,
dass man auch oberflächennahe Features wie z.B. Lavatunnel
damit aufspüren kann...

Mondige Grüsse vom MittelMeerDobservatorio
Thorsten
 

Maetes

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Sojet gab/gibts doch schon für den Planeten Erde.
Glaube die Mission hieß Grace.
Schau doch da mal nach, was die Genauigkeit angeht.

Gruß
Ma
 

MiMeDo

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Stimmt, die gabs/gibts.
Allerdings soll GRAIL deutlich genauer sein,
einfach weil man erheblich niedriger fliegen kann... :)

Gruss
Thorsten

PS: Für die die nicht den ganzen Tag am Computer Space News lesen:
Der Start wurde wegen starker Höhenwinde auf morgen verschoben.
Fast gleiche Zeit (4 MInuten früher), die Chance auf brauchbares
Wetter ist aber nicht besser als heute (40%).
 

MiMeDo

Mitglied
Und es ging los, bei der zweiten Startgelegenheit heute! :super:

Im Moment in der Erdumlaufbahn,
weiter Richtung L1 (Sonne-Erde) geht's um 16:14 MESZ.

Gruss
Thorsten
 

MiMeDo

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Und die Sonden sind auf dem Weg! :super:
Die zweite Zündung der Oberstufe verlief planmässig,
9 Minuten nach Brennschluss wurde Grail-A freigesetzt,
und nochmal 9 Minuten später Grail-B.
Die letzten beiden Ereignisse waren live zu verfolgen,
hochinteressant, mit der Erde im Hintergrund!

Jetzt geht's über den Sonne - Erde - L1 - Lagrangepunkt zum Mond,
Ankunft der beiden Sonden am Sylvester- bzw. Neujahrstag.

Guten Flug!

Mondige Grüsse vom MittelMeerDobservatorio
Thorsten

PS: Und auch auf YouTube,
allerdings ohne die Drehung der Raketenstufe.
 
Zuletzt von einem Moderator bearbeitet:

P_E_T_E_R

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Zitat von MiMeDo:
Ankunft der beiden Sonden am Sylvester- bzw. Neujahrstag.
Jetzt es ist soweit:

NASA- GRAIL

PASADENA, Calif. – The first of two NASA spacecraft to study the moon in unprecedented detail has entered lunar orbit.

NASA's Gravity Recovery And Interior Laboratory (GRAIL)-A spacecraft successfully completed its planned main engine burn at 2 p.m. PST (5 p.m. EST) today. As of 3 p.m. PST (6 p.m. EST), GRAIL-A is in an orbit of 56 miles by 5,197 miles (90 kilometers by 8,363 kilometers) around the moon that takes approximately 11.5 hours to complete.

The next mission milestone occurs tomorrow when GRAIL-A's mirror twin, GRAIL-B, performs its own main engine burn to place it in lunar orbit. At 3 p.m. PST (6 p.m. EST) today, GRAIL-B was 30,018 miles (48,309 kilometers) from the moon and closing at a rate of 896 mph (1,442 kilometers per hour). GRAIL-B's insertion burn is scheduled to begin tomorrow, Jan. 1, at 2:05 p.m. PST (5:05 p.m. EST) and will last about 39 minutes.

Spiegel

Jubel im Nasa-Hauptquartier, die erste von zwei "Grail"-Sonden hat fast drei Monate nach ihrem Start die Umlaufbahn des Mondes erreicht.

Nach dreieinhalb Monaten Reise ist seit Samstag die erste der beiden "Grail"-Mondsonden am Ziel. "Grail"-A schwenkte wie geplant am Silvestertag in ihre Umlaufbahn um den Erdtrabanten, wie die US-Weltraumbehörde Nasa mitteilte. Sein Zwilling "Grail"-B soll am Sonntag rund 24 Stunden später dasselbe Manöver vollziehen.


GRAIL - wikipedia.de

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

Als zusätzliche Nutzlast, zu Bildungszwecken für Schüler, befinden 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 übermitteln.


GRAIL - wikipedia.en

 

P_E_T_E_R

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Die zweite GRAIL Sonde ist nach erfolgreichem Bremsmaneuver kurz vor Mitternacht deutscher Zeit nun ebenfalls im Orbit:

NASA-GRAIL

NASA's Twin Grail Spacecraft Reunite in Lunar Orbit

PASADENA, Calif. -- The second of NASA's two Gravity Recovery And Interior Laboratory (GRAIL) spacecraft has successfully completed its planned main engine burn and is now in lunar orbit. Working together, GRAIL-A and GRAIL-B will study the moon as never before.

GRAIL-B achieved lunar orbit at 2:43 p.m. PST (5:43 p.m. EST) today. GRAIL-A successfully completed its burn yesterday at 2 p.m. PST (5 p.m. EST). The insertion maneuvers placed the spacecraft into a near-polar, elliptical orbit with an orbital period of approximately 11.5 hours. Over the coming weeks, the GRAIL team will execute a series of burns with each spacecraft to reduce their orbital period to just under two hours. At the start of the science phase in March 2012, the two GRAILs will be in a near-polar, near-circular orbit with an altitude of about 34 miles (55 kilometers).

During GRAIL's science mission, the two spacecraft will transmit radio signals precisely defining the distance between them. As they fly over areas of greater and lesser gravity caused by visible features such as mountains and craters, and masses hidden beneath the lunar surface, the distance between the two spacecraft will change slightly.

Scientists will translate this information into a high-resolution map of the moon's gravitational field. The data will allow scientists to understand what goes on below the lunar surface. This information will increase knowledge of how Earth and its rocky neighbors in the inner solar system developed into the diverse worlds we see today.


Spiegel

Washington - Dreieinhalb Monate dauerte die Reise der "Grail-B", am Sonntag hat die Sonde der US-Raumfahrtbehörde Nasa ihr Ziel erreicht: Sie schwenkte am Abend des Neujahrstages auf den Mond-Orbit ein, teilte die Nasa per Twitter mit. Nur 24 Stunden zuvor hatte bereits ihr Zwilling "Grail-A" wie geplant dasselbe Mannöver vollzogen. Mit etwa hundert Kilometern Abstand sollen die beiden Sonden nun in einer Tandemformation hintereinander herfliegen - das hat es so bei einer Erkundungsmission außerhalb der Erde noch nie gegeben, betonte die Nasa.

 

P_E_T_E_R

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GRAIL Mission Returns First Video of Moon's Far Side

In 2011, NASA's Gravity Recovery and Interior Laboratory (GRAIL) mission launched twin spacecraft in tandem orbits around the Moon to measure its gravity in unprecedented detail. The mission will answer key questions about the Moon's internal structure and give scientists a better understanding of how our solar system formed.

MoonKam Website

GRAIL MoonKAM will allow classrooms to request pictures of the lunar surface from cameras on the twin satellites. As we count down to the MoonKAM mission, we will be adding exciting features and resources to this site, including student activities, teacher guides, and more.

Education@Kennedy

In a program led by Sally Ride, America's first female astronaut in space, middle and high school students are picking targets on the moon to photograph and study.

Spiegel

Viert- bis Achtklässler werden sich nach den Plänen der Nasa Gebiete auf der Mondoberfläche aussuchen, die dann gezielt beobachtet werden. Mit Hilfe dieser Bilder sollen die Schüler zu Nachwuchs-Planetenforschern werden. Auf Seiten der Nasa betreut Sally Ride, die 1983 als erste Amerikanerin ins All flog, das Programm. Nach ihren Angaben haben sich schon 2500 Schulen aus dem ganzen Land angemeldet. Die ersten offiziellen "MoonKAM"-Bilder sollen im März gemacht werden.

Wie wichtig der Nasa ihre Schulinitiative ist, beweist auch die kürzliche Taufe der beiden "Grail"-Sonden. Statt "Grail-A" und "Grail-B" heißen sie in Zukunft "Ebb" und "Flow", Englisch für "Ebbe" und "Flut". Ausgedacht haben sich das Schüler der Emily-Dickinson-Grundschule in Bozeman (US-Bundesstaat Montana).


A MoonKAM camera head provided by Ecliptic Enterprises Corporation, Pasadena, Calif. Image credit: NASA/Sally Ride Science
 

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P_E_T_E_R

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NASA Lunar Spacecraft Complete Prime Mission Ahead of Schedule

PASADENA, Calif. -- A NASA mission to study the moon from crust to core has completed its prime mission earlier than expected. The team of NASA's Gravity Recovery and Interior Laboratory (GRAIL) mission, with twin probes named Ebb and Flow, is now preparing for extended science operations starting Aug. 30 and continuing through Dec. 3, 2012.

The GRAIL mission has gathered unprecedented detail about the internal structure and evolution of the moon. This information will increase our knowledge of how Earth and its rocky neighbors in the inner solar system developed into the diverse worlds we see today.

Since March 8, the spacecraft have operated around the clock for 89 days. From an orbit that passes over the lunar poles, they have collected data covering the entire surface three times. An instrument called the Lunar Gravity Ranging System onboard each spacecraft transmits radio signals that allow scientists to translate the data into a high-resolution map of the moon's gravitational field. The spacecraft returned their last data set of the prime mission today. The instruments were turned off at 10 a.m. PDT (1 p.m. EDT) when the spacecraft were 60 kilometers above the Sea of Nectar.

Both spacecraft instruments will be powered off until Aug. 30. The extended mission goal is to take an even closer look at the moon's gravity field. To achieve this, GRAIL mission planners will halve their current operating altitude to the lowest altitude that can be safely maintained.

An artist's depiction of the twin spacecraft that comprise NASA's Gravity Recovery And Interior Laboratory (GRAIL) mission. During the GRAIL mission's science phase, spacecraft (Ebb and Flow) transmit radio signals precisely defining the distance between them as they orbit the moon in formation.

Image credit: NASA/JPL-Caltech/MIT

 

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P_E_T_E_R

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Es gibt neue Ergebnisse von den Grail Sonden am Mond:

Spiegel - Das Geheimnis der unterirdischen Mondkanäle

Die erstaunlichste Entdeckung sind gut zwei Dutzend schnurgerade Linien von bis zu 480 Kilometer Länge mit großer Schwerkraft. Es stecke dort offenbar senkrecht schweres Magmagestein im Boden, meinen die Forscher. Solche sogenannten Dikes gibt es auch auf der Erde, sie entstehen wenn Magma durch Risse im gespaltenen Boden strömt und erstarrt.

Wie aber entstanden die Magmaspalten? Warum spaltete sich der Mondboden auf großer Länge? Die Wissenschaftler glauben, es mit den Nachwehen der Geburt des Trabanten zu tun zu haben.

Der herrschenden Theorie zufolge entstand der Mond, nachdem ein Geisterplanet in die Erde gekracht ist. Der Einschlag katapultierte einen riesigen Klumpen aus Magma und Gestein aus der Erde, der von der Anziehungskraft des Planeten eingefangen wurde - und seither als Mond um ihn kreist.

Der Mond ballte sich allmählich zu einem festen Gesteinsklumpen, wobei er aufgrund des zunehmenden Drucks im Innern allmählich wärmer wurde. Und jetzt geschah es, glauben die Forscher um Andrews-Hanna: Der wärmere Mond dehnte sich aus, wobei seine spröde Außenhülle riss. Magma füllte die senkrechten Kanäle. Theorien zur Mondentstehung hatten solche Klüfte bereits postuliert - jetzt wurden sie tatsächlich beobachtet. "Doch sie reichen offenbar weit tiefer als gedacht", sagt Andrews-Hanna.


Science Magazine - Ancient Igneous Intrusions and Early Expansion of the Moon Revealed by GRAIL Gravity Gradiometry

Application of gravity gradiometry to observations by the Gravity Recovery and Interior Laboratory (GRAIL) mission results in the identification of a population of linear gravity anomalies with lengths of hundreds of kilometers. Inversion of the gravity anomalies indicates elongated positive density anomalies interpreted to be ancient vertical tabular intrusions or dikes, formed by magmatism in combination with extension of the lithosphere. The distribution, orientation, and dimensions of the intrusions indicate a globally isotropic extensional stress state arising from an increase in the Moon’s radius by 0.6 to 4.9 km early in lunar history, consistent with predictions of thermal models.

Twin Gravity-Mapping Probes Peer Into the Moon’s Secrets

“We see a picture of the moon being far more broken up and shattered than we’ve seen before,” said planetary scientist Maria Zuber of MIT here at the American Geophysical Union conference Dec. 5. The mission’s early data, also reported today in Science, provides the most detailed view yet of the moon. “This gravity field is the best gravity field for any [body] including Earth,” she said.

And, for the first billion years of its life, the early moon was expanding. GRAIL data returned evidence of long, magmatic intrusions into the lower crust – sites where magma seeped into cracks and solidified. These intrusions, totaling 3,300 miles in length, suggest the young moon warmed and expanded for about a billion years, with its radius growing between 0.3 and 3 miles.

“As the interior expands, the crust fractures, and that allows magma to well up into those cracks,” said planetary geophysicist Jeffrey Andrews-Hanna of the Colorado School of Mines. “That’s actually the opposite of what’s been happening for most of the lunar history. For the past 3.5 billion years, the moon has been gradually cooling down and contracting.”

GRAIL

Gravity Moon Map (Video)

GRAIL's Gravity Field of the Moon - This map shows the gravity field of the moon as measured by NASA's GRAIL mission. The viewing perspective, known as a Mercator projection, shows the far side of the moon in the center and the nearside (as viewed from Earth) at either side.

Units are milliGalileos where 1 Galileo is 1 centimeter per second squared. Reds correspond to mass excesses which create areas of higher local gravity, and blues correspond to mass deficits which create areas of lower local gravity.

Image credit: NASA/ARC/MIT



 

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P_E_T_E_R

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GRAIL Primary Mission Gravity Maps (AGU 2012)

animation 1

animation 2

Jetzt gibt es auch einen Artikel bei Sky & Telescope darüber:

Gravity Probes Unlock Deep Lunar Secrets

Here's how it works: When the lead craft is drawn toward a mass down below — be that a high-standing crater rim or a buried mascon — it accelerates slightly farther ahead of its sibling and vice versa. The key to GRAIL's success is that the craft kept track of each other's whereabouts five times per second — and they do so very, very accurately, detecting velocity changes as small as 50 nanometers per second. "That is one twenty-thousandth the velocity that a snail moves," comments Maria Zuber, the MIT geophysicist who serves as the mission's principal investigator.

The GRAIL mission isn't over, at least not quite yet. A few months ago, flight controllers cut Ebb and Flow's altitude by half, to an average of just 23 km, and that should yield another fourfold improvement in the gravity map's resolution.

But there's a penalty for skimming so close to the crater-tops: "We need to do three maneuvers a week just to avoid crashing on the Moon," Zuber cautions. In just a few weeks, the craft will be allowed to crash into the Moon — most likely targeted and timed so that the eagle-eyed Lunar Reconnaissance Orbiter can watch.




 

P_E_T_E_R

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Alle guten Dinge haben mal ein Ende. Für die GRAIL-Zwillingssonden kam das am 17. Dezember, als sie nach erfolgreicher Arbeit in der Nähe des Nordpols gezielt zum Absturz gebracht wurden. Jetzt veröffentlichtes Bildmaterial vom Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) zeigt die Absturzstellen in einem vorher/nachher Vergleich:

Lunar Reconnaissance Orbiter Sees GRAIL's Explosive Farewell

Impact sites of GRAIL A (Ebb spacecraft) and GRAIL-B (Flow spacecraft) before and after the spacecraft's descent to the lunar surface:

Ebb (Grail-A) Impact Site

Flow (Grail-B) Impact Site

"Both craters are relatively small, perhaps 4 to 6 meters in diameter and both have faint, dark, ejecta patterns, which is unusual," said Mark Robinson, LROC principal investigator at Arizona State University's School of Earth and Space Sciences, Tempe, Ariz. "Fresh impact craters on the moon are typically bright, but these may be dark due to spacecraft material being mixed with the ejecta."

"Both impact sites lie on the southern slope of an unnamed massif [mountain] that lies south of the crater Mouchez and northeast of the crater Philolaus," said Robinson. "The massif stands as much as 2,500 meters above the surrounding plains. The impact sites are at an elevation of about 700 meters and 1,000 meters, respectively, about 500 to 800 meters below the summit. The two impact craters are about 2,200 meters apart. GRAIL B [renamed Flow] impacted about 30 seconds after GRAIL A [Ebb] at a site to the west and north of GRAIL A."


Location on the Moon

Credit: NASA/GSFC/Arizona State University
 

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