Mond taucht in den Erdschatten und verfärbt sich

Der Mond zieht uns gerade besonders in seinen Bann: Am 24. Dezember 2018 jährte sich zum 50. Mal die Mondrumrundung der Apollo-8-Astronauten, wenige Tage später, am 3. Januar 2019, landete die chinesische Mondsonde Chang'e 4 auf der erdabgewandten Seite des Mondes. Am 21. Januar wird sich eine in Deutschland und Europa relativ gut sichtbare totale Mondfinsternis ereignen ‒ sofern das Wetter mitspielt. "Das Ereignis einer Mondfinsternis hat die Menschen seit jeher fasziniert und sie in früheren Zeiten oft in Furcht und Schrecken versetzt. Eine totale Mondfinsternis, bei der der Mond komplett in den Kernschatten der Erde eintritt und die Vollmondscheibe eine bräunliche, kupferrote bis strahlendorangene Farbe annimmt, galt etwa in der antiken Welt als ein Zeichen der Götter, die im Himmel residierten und von dort aus übermächtig in das irdische Geschehen eingriffen", erklärt Astronom und Planetenforscher Dr. Manfred Gaida vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Bonn.

Wenn der Mond in den Schatten tritt

Da der Mond während der Finsternis mit 357.000 Kilometer Distanz in Erdnähe steht und in deren Verlauf zum westlichen Horizont "absteigt", könnte es sein, dass er dem Betrachter mit bloßen Auge ein wenig größer und auffallender erscheint, als wenn er sich weiter weg von unserem Heimatplaneten befände. In Mitteleuropa dürfen wir uns jedenfalls auf die frühen Morgenstunden des 21. Januars freuen, wenn der Erdbegleiter für eine gute Stunde in den Kernschatten der Erde eintaucht und sich braun- bis kupferrot verfärbt. Erst an Silvester 2028 und in der Nacht vom 21. auf den 22. Dezember 2029 werden in Mitteleuropa zwei totale Mondfinsternisse stattfinden, die ebenfalls günstig zu beobachten sein werden. Doch was passiert eigentlich bei einer totalen Mondfinsternis?

Heute weiß man, dass die Ursache für die geheimnisvolle Färbung des Mondes bei seinem "Verschwinden" darin liegt, dass das langwellige rote Licht der Sonnenstrahlen gebrochen und in Richtung der Oberfläche des Erdbegleiters gelenkt wird, während die kurzwelligen blauen Lichtwellen vollständig in der Erdatmosphäre gestreut werden. Zusätzlich sorgen Staub, Asche und Aerosole in der Hochatmosphäre für die satte Farbe, die die Mondfinsternis zu einem spektakulären Ereignis werden lässt. Ein Astronaut, der zur gleichen Zeit auf dem Mond stände und in Richtung Erde blickte, sähe die Nachtseite der Erde, umsäumt von einem rötlich schimmernden dünnen Lichtsaum ‒ eine totale Sonnenfinsternis.

Der Verlauf der Mondfinsternis am 21. Januar 2019

Um Mitternacht erreicht der Vollmond im Süden eine Höhe von rund 60 Grad über dem Horizont und sinkt dann bis zu seinem Untergang um 8.19 Uhr (alle Zeitangaben in MEZ, für 50 Grad Nord und 10 Grad Ost) langsam zum westlichen Horizont hin ab. Kurz nach halb vier morgens, um 3.35 Uhr, beginnt die Finsternis, wenn der Mond in südwestlicher Richtung gut 40 Grad am Himmel hoch in den Halbschatten der Erde eintritt. Eine Stunde später, um 4.34 Uhr, hat sein Rand die Kernschattenzone erreicht, in die er nun eindringt, bis er um 5.41 Uhr darin vollständig eingetaucht ist. Jetzt ist der Mond ganz verfinstert und wird es noch bis 6.44 Uhr bleiben.

Dann tritt er allmählich auf der anderen Seite aus dem Kernschatten aus, wenige Minuten bevor die so genannte bürgerliche Dämmerung anbricht. Um 7.51 Uhr hat unser Erdbegleiter schließlich den Kernschatten komplett verlassen: Inzwischen steht der Mond nur noch wenige Grad über den Horizont. Um 8.19 Uhr geht er dann infolge der weiter fortgeschrittenen Erdrotation Richtung Westnordwest unter. Zu diesem Zeitpunkt ist die Halbschattenfinsternis noch im Gange; sie endet erst, für uns nicht mehr sichtbar, um 8.50 Uhr, wenn hierzulande die ersten Sonnenstrahlen bereits den winterlichen Erdboden erwärmen.

Tipps für die Beobachtung:

Die Beobachtungsbedingungen für die Finsternis sind in ganz Deutschland, klare Sicht vorausgesetzt, im Wesentlichen gleich gut. Während der Totalität ist der Norden etwas bevorzugt, denn dort steht der Mond wenige Grade höher als in Süddeutschland. In jedem Fall ist es notwendig, sich einen Beobachtungsplatz zu suchen, von dem aus in südwestlich-westlicher Richtung ein freier Blick bis zum Horizont ohne störende irdische Lichtquellen möglich ist. Noch beeindruckender ist gleichwohl die Beobachtung mit einem Fernglas. Auf der Webseite Timeanddate.de  kann man sich den Verlauf und die Zeiten der Mondfinsternis für den jeweiligen Standort anzeigen lassen.

Nähe zum Horizont lässt den Mond größer erscheinen

"Die Finsternis am 21. Januar ereignet sich zu einem Zeitpunkt, an dem der Mond den erdnächsten Abschnitt seiner Bahn in rund 357.000 Kilometern Distanz durchläuft und daher ein klein wenig größer erscheint als in Erdferne, so als hätte man eine Zwei-Euro-Münze vor sich statt einer Ein-Euro-Münze", erläutert DLR-Astronom Manfred Gaida. Dieser, für das bloße Auge kaum wahrzunehmende Größenunterschied, der übertrieben gern als Supermond bezeichnet werde, wird durch die sogenannte Mondtäuschung verstärkt. Diese optische Täuschung lässt uns den Mond nah am Horizont auffallend größer erscheinen, als wenn er hoch am Himmel steht. Am Ende der totalen Phase steht der Mond auf Sylt immerhin noch 15 Grad, im bayerischen Oberstdorf dagegen nur 12 Grad über dem Horizont. An dem wahren Durchmesser der Mondscheibe ändert sich allerdings bei dieser Täuschung nichts, lediglich am Eindruck.

Im Osten ein weiteres spektakuläres astronomisches Ereignis

Gegen Ende der Mondfinsternis kann man schon ab etwa einer Stunde vor Sonnenaufgang im Osten, also in der gegenüberliegenden Blickrichtung, in der Morgendämmerung eine seltene Planetenkonstellation beobachten. In diesen Tagen kommen sich die beiden hellsten Planeten am Firmament, Venus und Jupiter, scheinbar sehr nahe. Am 22. Januar 2019 sind sie nur einen Winkelabstand von 2,5 Grad voneinander entfernt und bilden bei klarer Sicht zwei nicht zu übersehende helle, markante Lichtpunkte. Die beiden ähnlich hellen Lichtscheibchen sind tatsächlich aber zwei von der Sonne angestrahlte, ganz unterschiedlich große Planeten.

Die Venus ist mit einem Durchmesser von 12.100 Kilometer etwa so groß wie die Erde, wohingegen Jupiter, der größte Planet des Sonnensystems, mit 143.000 Kilometern einen fast zwölfmal so großen Durchmesser hat - und die beiden Planeten sind sehr weit voneinander entfernt. Venus nimmt an diesen Tagen von der Erde aus gesehen den größten seitlichen Abstand von der Sonne ein, von der sie nur 108 Millionen Kilometer trennen. In einem Fernrohr erscheint sie deutlich als "Halbvenus". Jupiter hingegen ist mit 780 Millionen Kilometer etwa sieben Mal weiter von der Sonne entfernt.

Mondfinsternis genau sechs Monate vor dem Jubiläum der ersten Mondlandung vor 50 Jahren

Die Mondfinsternis am 21. Januar findet exakt sechs Monate vor den Feierlichkeiten zum 50. Jahrestag der ersten Mondlandung statt. Am 21. Juli 1969 betrat um 3.56.20 MEZ Neil Armstrong als erster Mensch den Mond. 382 Kilogramm Gestein und Mondstaubproben brachten die insgesamt zwölf NASA-Astronauten von sechs erfolgreichen Landungen zwischen 1969 und 1972 vom Mond zur Erde, wo das Material eingehend analysiert wurde und Einblicke in die Geschichte der frühen Erde vor mehr als vier Milliarden Jahren gewährte. Diese Gesteinsproben vom Mond, über die seit Millionen und Milliarden Jahren immer wieder der Erdschatten bei einer Mondfinsternis hinweg zog, sind nun gewissermaßen Teil der Erde geworden; gelegentlich wird deshalb der Mond als Ganzes als deren "achter Kontinent" bezeichnet.

Quelle: PM DLR

Katastrophen wie Überschwemmungen oder Erdbeben führen dazu, dass Menschen plötzlich von der Außenwelt abgeschnitten sind und schnellstmöglich mit lebensnotwendigen Hilfsgütern versorgt werden müssen. In einer neuen Koalition arbeiten das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) gemeinsam mit dem Niederländische Unternehmen Wings for Aid  und dem World Food Programme (WFP) der Vereinten Nationen daran, neue Hilfsszenarien zu entwickeln, in denen unbemannte Luftfahrzeuge (Unmanned Aircraft Systems, UAS) die notwendigen Hilfsgüter ausliefern.

Bislang bringen bemannte Flugzeuge, Hubschrauber oder Boote Hilfsgüter wie Decken, Wasser oder Nahrungsmittel in abgeschnittene Katastrophengebiete. Eine besondere Herausforderung stellt dabei der meist schwer zugängliche, letzte Versorgungsabschnitt, die sogenannte "last mile", dar. "Im Realitätstest wollen wir erproben, ob und wie wir diese letzte Meile mit unbemannten Luftfahrtsystemen schneller, kostengünstiger und sicher überbrücken können", erklärt DLR-Projektleiter Johann Dauer vom Institut für Flugsystemtechnik. Die entsprechenden Erfahrungen in der Erprobung von humanitären Technologien sammelten die Wissenschaftler im DLR-internen Projekt ALAADy , das den Einsatz von UAS für den Lufttransport erforscht und sich dabei speziell auf niedrige Lufträume konzentriert.

Bei den Flügen für das Projekt kommt der unbemannte Hubschrauber superARTIS (Autonomous Rotorcraft Testbed for Intelligent Systems) zum Einsatz, der Hilfspakete in schwer zugängliche Katastrophengebiete fliegen soll. Neuartige Einwegboxen aus Pappe von Wings for Aid werden verwendet, um die Hilfsgüter am Zielort unbeschadet abwerfen zu können. Diese Boxen sind in der Herstellung kostengünstig und biologisch abbaubar. Sie haben spezielle Flächen, die beim Abwurf automatisch aufklappen, um den Fall abzubremsen und zu stabilisieren. Im Vergleich zu anderen bestehenden Technologieträgern auf dem Gebiet der unbemannten Luftfahrt wie beispielsweise Multikoptern, kann der superARTIS mit diesen Boxen eine vergleichsweise große Nutzlast von 10 bis 20 Kilogramm transportieren und absetzen.

Bei ersten Flugversuchen in Deutschland konnten die DLR-Forscher bereits zeigen, dass das geplante Einsatzszenario technisch durchführbar ist. Gemeinsam haben das DLR, WFP und Wings for Aid mögliche Einsatzgebiete identifiziert und ein Missionsszenario entwickelt, um einen simulierten Pilotbetrieb eines Hilfseinsatzes mit einem unbemannten Hubschrauber zu erproben. Im nächsten Schritt soll dieses realitätsnahe Einsatzszenario nun in der Dominikanischen Republik durchgeführt werden. "Wir wollen vor Ort unter realistischen Bedingungen die Auslieferung von Hilfsgütern mit unserem unbemannten Hubschrauber superARTIS nachstellen und so untersuchen, inwieweit sich die Kombination aus UAS und absetzbaren Einwegboxen in die humanitäre Logistikkette einbinden lässt", so Dauer. Für die Sicherheitsanalyse dieser Missionen wird ein neues Verfahren, das sogenannte Specific Operation Risk Assessment (SORA) angewandt, um die Sicherheit des Flugbetriebs zu gewährleisten. Finanziell unterstützt wird das Projekt unter anderem vom Innovation Accelerator des WFP in München.

Die Flüge in der Dominkanischen Republik finden ab Ende Juni 2018 statt.

Quelle: PM DLR

Der Flugzeughersteller Embraer, das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), das Niederländische Luftfahrtzentrum (NLR) und die Deutsch-Niederländischen Windkanäle (DNW) haben erfolgreich eine neuartige Methode zur Prüfung der Sicherheit künftiger Flugzeuge getestet. Dazu analysierten sie erstmals in einem Windkanal-Experiment das Flatter-Verhalten eines Flügels in Echtzeit.

Aeroelastik und Flattern

Flugzeuge sind Leichtbaukonstruktionen, die nicht starr, sondern elastisch sind. Künftige Flugzeuge werden noch leichter und flexibler sein. Dadurch spielt das Auftreten von Schwingungen eine zunehmende Rolle. Das komplexe Zusammenspiel von elastischen Schwingungen eines Flugzeuges hat Einfluss auf dessen Flugeigenschaften. Das bekannteste aeroelastische Phänomen ist das 'Flattern', bei dem die Schwingungen einer Flugzeugstruktur so mit der umströmenden Luft in Wechselwirkung treten, dass sie sich immer weiter aufschaukeln können. Damit das nicht passiert, müssen Flatter-Analysen durchgeführt werden, um kritische Flugzustände zu vermeiden.

Der Windkanal-Versuch

Für den Versuch wurde ein sehr elastisches Flügel-Modell aus Fiberglas gebaut, das sich stark durchbiegen lässt. Auf dieses wurden zahlreiche Drucksensoren und sogenannte Dehnungsmessstreifen angebracht, die Verformungen erfassen. Der Flügel wurde dann bei Geschwindigkeiten von Mach 0,7 und 0,9 (etwa 850 bis 1100 Kilometer pro Stunde) umströmt, wobei der Anstellwinkel verändert wurde. Dabei beobachteten die Forscher die Schwingungen des Modells und analysierten deren Frequenzen und  Dämpfungsmaße. Die dabei anfallenden großen Datenmengen konnten in der Vergangenheit erst mit zeitlicher Verzögerung ausgewertet werden. Eine vom DLR entwickelte effiziente Programmierung erlaubte nun erstmals, in Echtzeit die Daten auszuwerten. Dadurch ließ sich bereits während des Versuchs genau erkennen, welche Sicherheitsabstände bis zum  Flügelflattern und damit zu einer möglichen Zerstörung des Modells  bestehen. "Es handelt sich um eine neue Methode, um Flugzeug-Flattern zu analysieren", sagte Dr. Yves Govers vom DLR-Institut für Aeroelastik. Damit können auch künftige Flugzeuge effizienter und zeitsparender getestet werden.

Arbeitsaufteilung:

Das Projekt HMAE1 ist von dem brasilianischen Flugzeughersteller Embraer initiiert worden, um eigene Computer-Vorhersagen für das Flatter-Verhalten von Flügeln zu überprüfen und Flatter-Analysen künftig effizienter zu gestalten. Das DLR-Institut für Aeroelastik in Göttingen und das NLR entwickelten gemeinsam einen Vorentwurf für ein Windkanalmodell, das zur Erfüllung der Anforderungen auf die Oberflächengeometrie des Flügels angepasst wurde. Der Feinentwurf des Glasfaser-Flügels und der Pylon-Flügel-Verbindung wurde vom NLR durchgeführt, das auch den Flügel baute und die im Modell integrierte Messtechnik erstellte.

Die DNW waren hauptsächlich für die Vorbereitung und Durchführung des Tests verantwortlich. Der eigentliche Windkanaltest wurde im Hochgeschwindigkeitskanal (HST, High-Speed Tunnel) der DNW in Amsterdam mit dem vom NLR konzipierten und konstruierten Windkanalmodell durchgeführt. Das DLR führte die Datenanalyse in Echtzeit durch.

Quelle: PM DLR

Drei Studenten haben es im vergangenen Jahr vorgemacht. Mit dem "Urban Liner" konzipierten sie ein Fluggerät, das hochinnovativ ein stimmiges Gesamtkonzept bildet und zeigten gleichzeitig, wozu angehende Forscher im Design-Wettbewerb von DLR und NASA fähig sind. Nun geht der Wettbewerb in die zweite Runde und es heißt wieder für die Studierenden mit eigenen Ideen die Luftfahrttechnik in neue Bahnen zu lenken. Diesmal stehen ultra-effiziente Flugzeugentwürfe im Mittelpunkt, die den Passagierflug revolutionär verbessern und damit umweltverträglicher und ökonomischer gestalten. Diese Aufgabe stellt das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) gemeinsam mit der NASA Studierenden in Deutschland und den USA. Zum Auftakt treffen sich die deutschen Teilnehmer aus sieben Hochschulen am 23. Februar 2018 im Zentrum für angewandte Luftfahrtforschung (ZAL) in Hamburg. Bis Ende Juni sollen die Wettbewerbsvorschläge eingereicht sein und den deutschen Gewinnern winkt im Herbst ein Trip zur amerikanischen Luft- und Raumfahrtbehörde. Dort werden sie ihre Arbeit neben den amerikanischen Siegern des Wettbewerbs präsentieren.

Die weltweit ständig wachsende Mobilitätsnachfrage der Gesellschaft drängen die heutige Luftfahrt zu weiterer Entwicklung und Wandel. Ehrgeizige Ziele in Europa und Amerika loten die technischen Grenzen für weniger Emissionen, mehr Effizienz und Wirtschaftlichkeit im Passagierflugverkehr aus. Im Wettbewerb sind dafür revolutionär neue Technologie-Ideen gefragt, von Flugzeug- bis hin zu Antriebskonzepten.

"Im vergangenen Jahr haben die Sieger der DLR/NASA-DesignChallenge bereits auf beiden Seiten des Atlantiks gezeigt, welche frischen Ideen sie mit durchdachten Konzepten in den Wettstreit um das Flugzeug der Zukunft einbringen können“, sagt DLR-Luftfahrtvorstand Prof. Rolf Henke. „Die globale Luftfahrt steht vor großen Herausforderungen und braucht solch unkonventionelle Impulse. Deshalb freuen wir uns sehr, gemeinsam mit der NASA den Wettbewerb nun im zweiten Jahr zu veranstalten."

Die deutsche und die amerikanische Luft- und Raumfahrteinrichtung arbeiten seit langem eng zusammen. In der Luftfahrtforschung engagieren sich beide Partner besonders bei gemeinsamen Forschungsprojekten in den Bereichen Luftverkehrsmanagement, lärm- und verbrauchsarmes Fliegen sowie zuletzt bei gemeinsamen Testflügen in Deutschland zur Untersuchung der Emissionen alternativer Luftfahrt-Kraftstoffe.

"Die Partnerschaft von NASA und DLR funktioniert seit vielen Jahren hervorragend", sagt Jon Montgomery, stellvertretender Luftfahrt-Administrator bei der NASA. "Design-Wettbewerbe helfen dabei heutige Studierende dabei zu fördern, Lösungen für einige der schwierigsten Herausforderungen der heutigen Luftfahrt zu entwerfen. Auf Grundlage dessen, was wir letztes Jahr beim DLR/NASA-Wettbewerb gesehen haben, weiß ich, dass wir alle profitieren und lernen werden, von dem was die Teams in den nächsten  Monaten schaffen."

Für die NASA/DLR-Design Challenge haben sich auf deutscher Seite 51 Studierende verteilt auf 10 Teams aus 9 Hochschulen angemeldet, darunter die TU München, TU Berlin, Universität Stuttgart, TU Braunschweig, RWTH Aachen, FH Aachen, TU Hamburg-Harburg, HAW Hamburg und TU Dresden. Auf amerikanischer Seite wird es ebenfalls eine zweistellige Anzahl teilnehmender Teams verschiedener Hochschulen geben. Auf beiden Seiten wird jeweils ein Siegerteam gekürt. Das deutsche Gewinnerteam des Wettbewerbs reist im Herbst 2018 zur amerikanischen Luft- und Raumfahrtbehörde NASA in die USA. Dort präsentieren sie neben den amerikanischen Siegern ihre prämierte Arbeit in einem Symposium mit international anerkannten Luftfahrtforschern. Bis zum 1. Juli 2018 haben die Teilnehmer nun Zeit ihre Design-Vorschläge zu erarbeiten und beim DLR einzureichen. Ende Juli sollen die Gewinner feststehen.

Quelle: PM DLR