IM-1

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IM-1 (kurz für Intuitive Machines 1, NASA-Kennung TO2-IM) war eine von der NASA beauftragte unbemannte Mondlandemission. Die IM-1-Raumsonde mit dem Namen Odysseus startete am 15. Februar 2024 und erreichte am 22. Februar die Mondoberfläche, wo sie eine Woche lang in Betrieb war. Es handelte sich um den ersten von mehreren geplanten Flügen eines Mondlanders vom Typ Nova-C, der von dem Raumfahrtunternehmen Intuitive Machines entwickelt wurde und betrieben wird. Mit IM-1 gelang die erste weiche amerikanische Mondlandung seit Apollo 17 im Jahr 1972, auch wenn das Landegestell einknickte und der Lander schräg zu stehen kam. Zudem war es die erste (teilweise) erfolgreiche Mondlandung eines Privatunternehmens und die erste Landung in der Südpolregion des Mondes.Will Robinson-Smith: Intuitive Machines’ ‘Odysseus’ becomes first commercial lander to safely reach the Moon. Spaceflight Now, 22./23. Februar 2024.

Hintergrund IM-1 war die erste von bislang neun geplanten unbemannten Mondlandungen im Rahmen des NASA-Programms Commercial Lunar Payload Services (CLPS, „kommerzielle Mondnutzlastdienste“). Den Auftrag für die ersten drei dieser Mondsonden erteilte die NASA im Jahr 2019. Für IM-1 wurden 77 Millionen US-Dollar bereitgestellt.Kenneth Chang: NASA Hires 3 Companies for Moon Science Deliveries. The New York Times, 31. Mai 2019. Die Mission war zunächst als zweite CLPS-Mondlandung nach der Peregrine Mission One geplant, jedoch verschob sich Letztere wegen Problemen mit der neuen Rakete Vulcan und deren Startvorrichtung auf einen späteren Zeitpunkt.Elizabeth Howell: ULA delays 1st Vulcan rocket launch to late 2023 after explosion during test. Space.com, 13. Juli 2023.ULA Vulcan Centaur rocket's 1st launch delayed to January 2024. Space.com, 11. Dezember 2023.

Die Südpolregion des Mondes gilt als strategisch wichtig, seit dort Wassereis nachgewiesen wurde. Dieses könnte beispielsweise zur Treibstoffgewinnung oder zur Wasserversorgung einer Mondbasis genutzt werden. Daher planen mehrere Raumfahrtnationen die Erkundung des Mondsüdpols und seiner Umgebung, zunächst unbemannt und dann mit bemannten Missionen wie Artemis 4. Um IM-1 zur Vorbereitung bemannter Landungen nutzen zu können, verlegte die NASA das IM-1-Zielgebiet im Mai 2023 vom Oceanus Procellarum zum Krater Malapert A bei 80 Grad südlicher Breite.Intuitive Machines Lunar Landing Site Moves to South Pole. NASA-Blog vom 25. Mai 2023: „NASA, in cooperation with Intuitive Machines, is moving the landing site for the first Commercial Lunar Payload Services (CLPS) mission to Moon’s South Pole as an important first step in managing risks for future Artemis landings.“ Die Nachfolgemission IM-2, deren Start für 2025 geplant ist, soll dann noch näher an den Südpol führen.NASA, Intuitive Machines Announce Landing Site Location for Lunar Drill. NASA-Pressemeldung vom 3. November 2023.

Als Zugeständnis für die weitaus niedrigeren Kosten der CLPS-Missionen im Vergleich mit staatlichen Raumsondenprojekten nimmt die NASA eine geringere Zuverlässigkeit in Kauf.Jeff Foust: First Vulcan launch likely to slip to January. Spacenews, 10. Dezember 2023. „We’re attempting a launch and landing on the surface of the moon for a fraction of what it would otherwise cost. With that, we have to strike the right balance of risk and reward“. Diese Aussage bezieht sich auf den etwas teureren Mondflug Peregrine Mission One. Thomas Zurbuchen, verantwortlicher Wissenschaftsdirektor der NASA zur Zeit der Auftragsvergabe für IM-1, schätzte die Erfolgschance der Mission mit etwa 50 % ein.Stephen Clark: It’s crunch time for companies building NASA’s commercial lunar landers. Ars Technica, 4. Oktober 2023. Der Intuitive-Machines-CEO Steve Altemus sah sie hingegen bei „oberhalb von 65 % bis 75 %“.Jeff Foust: First Intuitive Machines lunar lander ready for launch. Spacenews, 3. Oktober 2023.

Nutzlasten Das CLPS-Programm ist Teil der seit den 2010er Jahren verfolgten NASA-Strategie, kommerzielle Investitionen in Raumfahrtdienstleistungen anzuregen. Die NASA bucht daher keine vollständigen CLPS-Missionen, sondern nur den Transport von Gerätschaften zur Mondoberfläche. Daneben können die Anbieter freie Kapazitäten auf ihren Mondlandern kommerziell vermarkten. Entsprechend brachte IM-1 – bei einer Nutzlastkapazität von 130 kgLunar Access Services User’s Guide V1.4 (PDF, 34 MB), Seite 12. Intuitive Machines, 8. November 2022. – neben Instrumenten der NASA auch Nutzlasten mehrerer privater Unternehmen und Organisationen zum Mond.

Die NASA-Nutzlasten dienten hauptsächlich zur Erprobung von Landetechnik und sollen künftige Mondlandungen vorbereiten. Im Einzelnen handelt es sich um folgende sechs Geräte mit einer Gesamtmasse von 39 kg:Broschüre der IM-1-Nutzlasten (PDF, 12 MB, englisch). Intuitive Machines, abgerufen am 5. Oktober 2023.

mini|hochkant=0.9|Lunar Node 1 LN-1 (Lunar Node 1, „Mondknoten 1“) vom Marshall Space Flight Center: Eine S-Band-Funkbake, mit der ein Navigationsverfahren für Mondmissionen erprobt werden sollte.

NDL (Navigation Doppler Lidar) vom Langley Research Center: Ein Lidar-basierter, hochpräziser Entfernungs- und Geschwindigkeitsmesser für den Abstieg auf die Mondoberfläche.Coming in for a Landing with New NASA Technology. NASA, 20. Juni 2019.

SCALPSS (Stereo Camera for Lunar Plume-Surface Studies, „Stereokamera zur Untersuchung von Mondstaubwolken“) vom Langley Research Center: Vier kleine Kameras, die Videos und Fotos des vom Triebwerk des Landers erzeugten Kraters auf der Mondoberfläche aufnehmen sollten.Tiny NASA Cameras to Watch Commercial Lander form Craters on Moon. NASA, 7. Januar 2021. Die Kameras hatten jeweils eine Bildauflösung von 3,2 Megapixeln und sollten zusammen eine Fläche von etwa 13 m2 unterhalb des Landers beobachten.

ROLSES (Radio Observations for the Near Side Lunar Surface, „Radio-Beobachtungen für die Oberfläche der Mondvorderseite“) vom Goddard Space Flight Center: Ein radioastronomisches Messgerät zur Untersuchung von Radiowellen im Frequenzbereich von 10 kHz bis 30 MHz, wie sie insbesondere von der Sonne, von der Erde und vom Mondstaub abgestrahlt werden. Diese niederfrequenten Radiowellen können nicht von der Erde aus untersucht werden, weil die Ionosphäre sie abschirmt. ROLSES sollte neue Erkenntnisse zur Strahlungsexposition von Geräten und Personen auf der Mondoberfläche gewinnen, insbesondere auch für zukünftige Mond-Radioteleskope. Es empfing die Radiowellen mit vier Antennen, die auf vier Seiten des Landers in jeweils 2,5 Metern Länge ausgefahren wurden.

mini|hochkant=0.7|Laser Retroreflector Array RFMG (Radio Frequency Mass Gauge) vom Glenn Research Center: Ein Messgerät, welches mittels Radiowellen die genaue Menge an verbliebenem Treibstoff im Tank auch dann feststellen sollte, wenn er wegen geringer Gravitation bzw. Beschleunigung umherschwappte.Radio Frequency Mass Gauge on Parabolic. NASA, abgerufen am 21. Februar 2024.

LRA (Laser Retroreflector Array) vom Goddard Space Flight Center: Acht auf einem Kugelsegment angeordnete Retroreflektoren, mit deren Hilfe aus einem Mondorbit die exakte Position des Landers ermittelt werden kann. Das LRA hat einen Durchmesser von 5,1 cm und wiegt 20 g.

Die kommerziellen Nutzlasten sind:

EagleCam von der Embry-Riddle Aeronautical University: Eine von Studenten gebaute Kamera im 1.5U-Cubesat-Format, die während des Abstiegs in 30 Metern Höhe seitlich abgeworfen werden und Fotos von der Landung machen sollte. Die Kamera sollte über eine Wi-Fi-Verbindung mit dem Lander kommunizieren.

ILO-X: Ein Kleinteleskop der International Lunar Observatory Association und Vorläufer eines geplanten größeren Teleskops, das in der Nähe des IM-1-Landeplatzes am Malapert-Krater positioniert werden soll.ILO-X Lunar Instruments Being Prepared for Launch. Canadensys, 18. März 2022.

Eine würfelförmige Skulptur aus der „Mondphasen“-Reihe des Künstlers Jeff Koons. Sie beinhaltet 125 Edelstahl-Kugeln, von denen jede den Mond in einer anderen Phase darstellt.

Lunaprise: Eine Zeitkapsel des Unternehmens Galactic Legacy Labs (GLL) mit auf Mikrofilm aufgezeichneten Botschaften. Die Zeitkapsel enthält auch ein Datenarchiv der Arch Mission Foundation, einschließlich des Inhalts der englischsprachigen Wikipedia.

Ein Prototyp eines „Mondrechenzentrums“ des Start-up-Unternehmens Lonestar. Dieses sollte die Datensicherung von Dokumenten auf dem Mond erproben, indem Dateien von der Erde zum Mond gesandt, an Bord des Landers gespeichert und von dort wieder abgerufen werden.

Omni-Heat Infinity: Eine Materialprobe eines von Columbia Sportswear entwickelten, auf einer Goldfolie beruhenden Wärmeisolationsmaterials. Nach Angaben von Intuitive Machines diente sie tatsächlich zur Wärmeisolation des Landers.

Intuitive Machines selbst brachte an dem Lander auch eine historische USA-Flagge aus dem Apollo-Programm an, die nach dessen Abbruch nicht mehr zum Mond gebracht worden war und die die NASA zur Verfügung gestellt hatte.Twitter-Nachricht von Intuitive Machines, 7. März 2024. Außerdem wurde auf der Unterseite eines der sechs Füße des Landegestells eine Plakette zur Ehrung des indischen Gurus Pramukh Swami Maharaj befestigt.Twitter-Nachricht von Intuitive Machines, 20. Februar 2024.

Als Sekundärnutzlast des IM-1-Flugs sollte auch der kanadische Kleinsatellit Doge-1 auf den Weg zum Mond gebracht werden. Dort sollte er in eine Umlaufbahn eintreten und Werbebotschaften zur Erde senden.Elon Musk's SpaceX may launch a tiny Canadian satellite that will livestream ads from space: report. Space.com, 12. August 2021.SpaceX Will Launch DOGE-1 to the Moon Later This Year!. Tech Times, 16. August 2023. Der Satellit wurde jedoch nicht rechtzeitig für einen Start mit IM-1 fertiggestellt.SpaceX Accepts Dogecoin Payment for DOGE-1 Lunar Mission Rescheduling. U Today, 6. Februar 2024.

Technische Daten und Name des Landers Der für IM-1 verwendete Nova-C-Lander war rund 4,3 Meter hoch, hat einen Korpusdurchmesser von etwa 1,6 Metern und hatte einen Durchmesser des Landegestells von 4,6 Metern. Die Breite und Tiefe einschließlich herausragender und angebauter Teile beträgt 2,2 × 2,4 Meter. Unbetankt wog der Lander 675 kg, voll betankt rund 1930 kg. Hinzu kamen bis zu 130 kg Nutzlast. Als Treibstoff wurden 839 kg verflüssigtes, kryogenes (extrem tiefgekühltes) Methan und 420 kg kryogener Flüssigsauerstoff mitgeführt. Zur Druckbeaufschlagung der Tanks waren 17 kg Helium vorhanden, welches beim Start unter einem Druck von 410 bar stand. Das mit Methan und Sauerstoff betriebene, zur Schubvektorsteuerung schwenkbare Haupttriebwerk wurde für sämtliche Bahnmanöver und für die Landung genutzt. Für die Lageregelung des Raumfahrzeugs wurden heliumbetriebene Kaltgastriebwerke verwendet.

mini|Abstimmung über den Namen des IM-1-Landers Drei Solarmodule, die auf der Oberseite und an zwei Seitenflächen des Landers angebracht sind, versorgten diesen mit bis zu 790 Watt an elektrischer Leistung. Die Bordspannung betrug etwa 28 Volt. Ein handelsüblicher Lithium-Ionen-Akkumulator mit einer Kapazität von 1554 Wattstunden übernahm die Stromversorgung in Missionsphasen ohne Sonneneinstrahlung. Zur Navigation im Weltraum wurden Sternsensoren verwendet.

Durch eine Abstimmung unter Angestellten von Intuitive Machines erhielt der Lander den Namen Odysseus. In Anspielung auf die gleichnamige Figur in der griechischen Mythologie stehe dies für eine lange und abenteuerliche Reise, geprägt von Herausforderungen und Prüfungen.Twitter-Nachricht von Intuitive Machines, 22. Dezember 2023.

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