Wie entwickelt sich Indiens Weltraumforschung nach der erfolgreichen Mondlandung und der Erforschung der Sonne?

Am 2. September um 14:20 Uhr Pekinger Zeit startete Indien die Sonnensonde Apollo L1 erfolgreich vom Satish Dhawan Space Center mit der PSLV-XL-Rakete. Als erste von Indien entwickelte und gestartete Sonnensonde ist „Helios-L1“ der jüngste Vertreter der indischen Ambitionen in der Erforschung des Weltraums. Es wird ein Pionier auf dem Gebiet der Weltraumforschung in Indien werden.

Die lang erwartete Helios-Sonde

Indiens Solarforschungsprogramm wurde schon sehr früh gestartet und hieß zunächst „Sun God“, doch im Laufe der Zeit hat das Sun God-Projekt erhebliche Veränderungen erfahren. Im Jahr 2008 schlug das indische Beratungsgremium für Weltraumforschung die Idee vor, die Sonnensonde Helios zu bauen. Bei „Helios“ handelte es sich in den ersten Plänen lediglich um eine kleine, 400 Kilogramm schwere Sonnensonde, die in einer niedrigen Erdumlaufbahn in 800 Kilometern Höhe operierte. Dieser experimentelle Satellit war mit einem Koronagraphen zur Beobachtung und Untersuchung der Sonnenkorona ausgestattet.

Indien startet erfolgreich die Sonnensonde Apollo-L1

Obwohl Indiens Apollo-Sonde schon früh demonstriert wurde, hat die rein wissenschaftliche Grundlagenforschung in der indischen Raumfahrtindustrie als großes Entwicklungsland leider nur eine sehr geringe Priorität. Ganz zu schweigen davon, dass Sonnensonden im Vergleich zu Fernerkundungssatelliten von großem militärischem Wert und Kommunikationssatelliten von großem wirtschaftlichem Wert und sogar im Vergleich zu anderen Projekten zur Erforschung des Weltraums von politischem Wert nur eine Nebenrolle spielen können.

Im Haushaltsjahr 2012–2013 erhielt die Indische Weltraumforschungsorganisation ein großzügiges Budget, das den Weg für den erfolgreichen Start einer Marssonde namens „Mangarian“ im Jahr 2013 ebnete. Der Start der Mangalyaan-Sonde war ursprünglich für 2016 bis 2018 geplant, doch bereits 2012 erhielt sie plötzlich eine enorme Summe an Fördermitteln. Ziel war es, sie während des Marserkundungszeitraums 2013 zu starten und sich die Ehre zu verdienen, Asiens erste Marssonde zu werden.

Im Vergleich dazu fehlt es der Apollo-Sonnensonde an Werbegags. Zu einer Zeit, in der das Jahresbudget der Indischen Weltraumforschungsorganisation steigt, kam es aufgrund unzureichender Projektbudgets mehrmals zu Verzögerungen, was wirklich bedauerlich ist.

Im Haushaltsjahr 2016–2017 stellte die Indische Weltraumforschungsorganisation schließlich ein Budget von 3 Millionen Rupien (weniger als 300.000 Yuan) für Vorforschungsexperimente für die Apollo-Sonde bereit. Obwohl die Mittel erst spät ausgezahlt wurden, konnte das Projekt schließlich umgesetzt werden. Mit dem offiziellen Start des Projekts und der Bereitstellung von Mitteln für Forschung und Entwicklung hat die Mission erhebliche Änderungen erfahren. Der Start wurde auf den Lagrange-Punkt L1 zwischen Sonne und Erde umgestellt und das Projekt in Helios-L1 umbenannt. Bis Juli 2019 wurden dem Apollo-L1-Projekt insgesamt 3,7853 Milliarden Rupien zugeteilt, was etwa 330 Millionen Yuan entspricht. Diese Budgets gewährleisten die weitere Entwicklung der Sonde. Selbst wenn man die Startkosten der PSLV-Rakete hinzurechnet, ist die Finanzierung des indischen Sonnensondenprojekts Apollo-L1 im Vergleich zu den Weltraumerkundungsprojekten Europas, der USA und Japans immer noch sehr gering.

Die Erforschung der Sonne ist eine einzigartige Fähigkeit

Indiens Apollo-Sonde ist nicht mehr das, was sie einmal war. Es ist nicht mehr die kleine 400-Kilogramm-Sonde, die es einmal war. Bei der aktuellen Apollo-L1-Sonde, die die Satellitenplattform I-1K nutzt, handelt es sich um eine 1.480 Kilogramm schwere Sonde. Die PSLV-XL-Rakete kann es nicht direkt in die Transferbahn bringen. Nachdem sich Raketenwerfer und Pfeil getrennt haben, gelangt die Sonde in eine große elliptische Umlaufbahn um die Erde. Anschließend führt er innerhalb von 16 Tagen fünf Bahnwechsel und Beschleunigungen durch, um die Geschwindigkeit für den Übergang in die Halo-Umlaufbahn L1 zu erreichen. Danach fliegt er etwa 110 Tage und gelangt in eine Halo-Umlaufbahn um den Sonne-Erde-Punkt L1 in 1,5 Millionen Kilometer Entfernung. Die Sonde fliegt in der Halo-Umlaufbahn L1, wodurch der Treibstoffverbrauch zur Aufrechterhaltung der Umlaufbahn minimiert wird und gleichzeitig kontinuierliche und stabile Sonnenbeobachtungen durchgeführt werden. Darüber hinaus liegt dieser Ort innerhalb der Erdumlaufbahn, und Raumfahrzeuge können frühzeitig Warnungen vor hochenergetischen Teilchen und magnetischen Stürmen von der Sonne empfangen, bevor diese die Erde erreichen. Es ist ein „günstiger Ort“ für die Durchführung von Sonnenbeobachtungen und -forschungen.

Die Apollo-L1-Sonde trägt insgesamt sieben Nutzlasten für Sonnenbeobachtungen, die alle von verschiedenen Laboren in Indien entwickelt wurden. Zu seinen wissenschaftlichen Zielen gehören die Untersuchung der Phänomene der Koronaerwärmung und der Beschleunigung des Sonnenwindes, der dynamischen Eigenschaften der Sonnenatmosphäre, der Anisotropie der Verteilung und Temperatur des Sonnenwindes sowie der treibenden Faktoren für koronale Massenauswürfe, Sonneneruptionen und das erdnahe Weltraumwetter.

Unter ihnen ist der Koronagraph der sichtbaren Lichtemissionslinie für die Untersuchung der dynamischen Eigenschaften der Korona und der koronalen Massenauswürfe zuständig; Das Solar Ultraviolet Imaging Telescope wird Bilder der Sonnenphotosphäre und Chromosphäre im nahen Ultraviolettspektrum aufnehmen und Veränderungen der Sonnenstrahlung messen. das Solar Low Energy X-ray Spectrometer und das High Energy L1 Orbit X-ray Spectrometer sind für die Messung von Sonneneruptionen im Röntgenbereich zuständig; Das Helios Solar Wind Particle Experiment und der Helios Plasma Analyzer sind für die Untersuchung des Sonnenwinds, hochenergetischer Ionen und ihrer Energieverteilung zuständig. Das Magnetometer dient zur Messung des interplanetaren Magnetfelds in der Sonne-Erde-Umlaufbahn L1.

Obwohl die Apollo-L1-Sonde klein ist und die „Vorhut“ der indischen Sonnenbeobachtungen darstellt, strebt sie dennoch danach, einige „einzigartige Fähigkeiten“ zu erlangen: Sie ist die erste Sonde, die die Sonne im nahen Ultraviolettbereich beobachtet, und sie ist auch die erste, die koronale Massenauswürfe in der Nähe der Sonnenscheibe (1,05-facher Sonnenradius) beobachtet, und sie soll in der Lage sein, multidirektionale Beobachtungen der Richtung und Energieanisotropie des Sonnenwindes durchzuführen. Obwohl es sich insgesamt um einen kleinen Schritt für die menschliche Solarforschung handelt, ist es ein großer Schritt für die Solarforschung Indiens.

Indiens Aufstieg in der Erforschung des Weltraums

Die Apollo-L1-Sonde wurde erfolgreich gestartet und befindet sich auf ihrer Reise zum Sonne-Erde-Punkt L1. Vor nicht allzu langer Zeit, am 23. August, landete die indische Raumsonde Chandrayaan-3 erfolgreich in der Nähe des Südpols des Mondes. Der von ihm transportierte Mondrover Pragyan ging am 2. September in den Ruhezustand, nachdem er mehr als 100 Meter zurückgelegt hatte. Indien, dessen Vormachtstellung lange in Frage gestellt wurde, hat auf dem Gebiet der Erforschung des Weltraums beeindruckende Fortschritte erzielt.

Indiens Erfolg bei der Erforschung des Weltraums ist kein Zufall. Obwohl das Gesamtniveau der indischen Luft- und Raumfahrtindustrie aufgrund der allgemeinen industriellen Stärke und des Entwicklungsniveaus des Landes nicht hoch ist, führt die Indische Weltraumentwicklungsorganisation (ISOD) seit ihrer Gründung als Pionier der Luft- und Raumfahrtindustrie mit bodenständiger Art und Weise Luft- und Raumfahrtarbeiten durch und steht in den Entwicklungsländern mit ihren Leistungen nur hinter China an zweiter Stelle.

Indien fördert außerdem aktiv zukünftige Projekte zur Erforschung des Weltraums, darunter den Plan zur Monderkundung, der die gemeinsame indisch-japanische Mission zur polaren Monderkundung umfasst. Indien entwickelt aktiv die Sonde Chandrayaan-4, eine große Landesonde mit einer Startmasse von etwa sechs Tonnen, die einen großen Mondrover der 350-Kilogramm-Klasse transportieren kann. Im Vergleich zum Konzept „Chandrayaan-3“, bei dem eine „Landung am Südpol“ geplant ist, wird „Chandrayaan-4“ tatsächlich in der Nähe des Südpols des Mondes landen und dort durch Bohrungen vor Ort durch die Landesonde und vorbeiführende Inspektionen durch einen großen Mondrover nach polarem Wassereis und anderen Ressourcen suchen. „Chandrayaan-4“ wird mit der japanischen H-3-Rakete gestartet und der Mondrover wird ebenfalls von der Japan Aerospace Exploration Agency entwickelt.

Neben der Zusammenarbeit plant Indien auch die Entwicklung eines eigenen, ähnlichen Projekts. Dabei sollen im Inland produzierte große Trägerraketen zum Start großer Landefahrzeuge und zum Transport großer Mondrover für Erkundungszwecke eingesetzt werden. Indien plant in fernerer Zukunft auch den Start eines Erkundungsprojekts zur Rückführung von Mondproben, dies wird jedoch definitiv nach 2030 geschehen.

Indien treibt auch seine Mars- und Venus-Erkundungsprojekte voran. Mangalyaan 2/Mars Orbiter 2 wurde als Projekt noch nicht offiziell gestartet. Berichten zufolge liegt dies am Mangel an entsprechenden Nutzlasten für die Marserkundung, externe Spekulationen gehen jedoch eher von einem fehlenden Budget aus. Erste Berichte besagten, dass die Mangalyaan-2-Mission einen Lander umfassen und sogar eine Umlaufbahn- und Landemission in einem Durchgang durchführen würde. In einem Interview im Jahr 2021 sagte der Vorsitzende der indischen Weltraumforschungsorganisation jedoch, dass die Mission nur einen Orbiter umfassen würde, dieser aber aerodynamische Bremsen zum Abbremsen nutzen und eine Hyperspektralkamera, ein Radar und eine Kamera mit ultrahoher Auflösung mitführen würde, um Beobachtungen und Forschungen zur Topographie und Kruste des Mars durchzuführen.

Indien richtet seine Aufmerksamkeit auch auf die Erforschung des Weltraums in Richtung Venus. Berichten zufolge entwickelt Indien einen Venus-Orbiter, ein Projekt, das möglicherweise den Namen „Venus Ship“ tragen wird. Diese 2,5 Tonnen schwere Venussonde wird mit der Großrakete LVM3 gestartet und soll schließlich in eine elliptische Umlaufbahn mit einem Perigäum von 500 Kilometern und einem Apogäum von 60.000 Kilometern eintreten. Es trägt verschiedene Nutzlasten mit einem Gewicht von 100 kg, die hauptsächlich zur Untersuchung der strukturellen Zusammensetzung und der dynamischen Eigenschaften der Venusatmosphäre sowie der Stratigraphie und der Oberflächenerneuerungsprozesse der Oberfläche und des Untergrunds der Venus eingesetzt werden.

Um die Atmosphäre der Venus eingehend zu erforschen, werden auch Ballons zu Erkundungsarbeiten in die Luft steigen. Wenn die Venussonde wie geplant Ende 2024 gestartet werden kann, wird Indien voraussichtlich eine führende Rolle bei der Beobachtung und Erforschung der Venusatmosphäre, insbesondere des Methanproblems, übernehmen und sogar einzigartige wissenschaftliche Entdeckungen machen. (Autor: Zhang Xuesong, Bildquelle: ISRO, Checkpoint-Experte: Jiang Fan, stellvertretender Direktor des Wissenschafts- und Technologieausschusses der China Aerospace Science and Technology Corporation)