Am Leibniz-IPHT entwickelte thermoelektrische Infrarotsensor messen berührungslos Wärmestrahlung – ob auf der Erde oder auf der Mondoberfläche. (Bild: Leibniz-IPHT)
Wenn die Mission IM-2 am 26. Februar 2025 planmäßig in Richtung Mondsüdpol startet, werden auch Sensoren aus Jena mit an Bord sein. Entwickelt und gefertigt am Leibniz-Institut für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT), kommen sie im Lunar Radiometer (LRAD) zum Einsatz. Dieses Messinstrument soll die extrem niedrigen Temperaturen auf der Mondoberfläche messen und Hinweise auf Wassereis liefern - eine potenzielle Ressource für zukünftige Mondmissionen.
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Technologien für die Raumfahrt der Zukunft
Die Mission IM-2 wird vom privaten Raumfahrtunternehmen Intuitive Machines im Auftrag der NASA durchgeführt und ist Teil des Programms Commercial Lunar Payload Services (CLPS). Ziel ist es, neue Technologien für die Erforschung und Nutzung von Mondressourcen zu testen. Das vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und der Freien Universität Berlin entwickelte Radiometer LRAD misst die Oberflächentemperatur und analysiert die physikalischen Eigenschaften des Mondregoliths - der feinen Staub- und Gesteinsschicht, die den Mond bedeckt.
Ein zentrales Experiment der Mission ist der autonome Mini-Lander Micro-Nova Hopper. Er wird sich nach der Landung vom Hauptmodul trennen und gezielt in einen der permanent abgedunkelten Krater am Südpol springen. Dort werden die Sensoren des Leibniz-IPHT hochpräzise Temperaturmessungen durchführen.
Präzise Messungen unter Extrembedingungen
Die Jenaer Sensoren sind darauf spezialisiert, Temperaturen über große Entfernungen berührungslos zu messen. Sie arbeiten im infraroten Wellenlängenbereich und messen die Wärmestrahlung der Mondoberfläche. Aus diesen Daten lässt sich nicht nur die Temperatur bestimmen, sondern auch die physikalische Beschaffenheit des Bodens analysieren.
Wie messen die Sensoren Temperaturen aus der Ferne?
Die am Leibniz-IPHT entwickelten Infrarotsensoren basieren auf dem thermoelektrischen Effekt und verwenden hocheffiziente V/VI-Verbindungshalbleiter. Ihre hohe Empfindlichkeit und Robustheit haben sie bereits bei mehreren Weltraummissionen unter Beweis gestellt - zum Beispiel bei der Langzeitmission ROSETTA, auf dem Marsrover Curiosity, bei der NASA-Mission InSight und auf dem Asteroidenlander MASCOT.
„Unsere Sensoren sind speziell darauf ausgelegt, auch unter extremen Bedingungen präzise Messungen zu ermöglichen“, erklärt Andreas Ihring, Leiter der Sensorfertigung am Leibniz-IPHT. „Sie trotzen großen Temperaturschwankungen, mechanischen Belastungen und energiereicher Strahlung und liefern zuverlässige Daten.“
Anwendungen auf der Erde
Nicht nur im Weltraum, auch auf der Erde kommen die Sensoren aus Jena zum Einsatz. Sie werden zum Beispiel in Beatmungsgeräten eingesetzt, um die Atemluft von Patientinnen und Patienten hochgenau zu überwachen. Hergestellt werden die Sensoren im Kompetenzzentrum für Mikro- und Nanotechnologien am Leibniz-IPHT. Dort entwickelt das Team maßgeschneiderte Sensorlösungen für die unterschiedlichsten Anwendungen - von der Weltraumforschung über die medizinische Diagnostik bis hin zur industriellen Prozesskontrolle.
Ausblick: Jenaer Sensoren erkunden Marsmonde
Der nächste Einsatz der Jenaer Sensortechnik ist bereits geplant: Im August 2026 soll die japanische Mission Martian Moons eXploration (MMX) starten, um die Marsmonde Phobos und Deimos zu erforschen und Proben von Phobos zur Erde zu bringen. Die Sensoren des Leibniz-IPHT sind Teil des Radiometers miniRAD, das vom DLR-Institut für Planetenforschung entwickelt wurde. Die geplanten Messungen auf dem Marsmond Phobos sollen neue Erkenntnisse über dessen Temperatur und Oberflächenbeschaffenheit liefern.