Raketenstufe trifft den Mond: Wie Asteroidenjäger sie 18 Monate verfolgten

Eine rund 4 t schwere Oberstufe einer Falcon-9-Rakete ist nach Einschätzung von Raumfahrtexperten am 5. August auf dem Mond eingeschlagen. Der Einschlag wurde bislang nicht bildlich dokumentiert. Spektroskopische Beobachtungen lieferten jedoch Hinweise auf eine dabei entstandene Materialwolke. Aufnahmen des erwarteten Kraters stehen aus.

Die Flugbahn der Raketenstufe kam für Astronomen nicht überraschend. Seit dem Start im Januar 2025 hatten Asteroidensuchprogramme und mehrere Forschungsteleskope ihre Position wiederholt vermessen. Aus einzelnen Lichtpunkten entstand so ein genaues Bild ihrer Herkunft, Bewegung, Form und Rotation.

Zwei Mondlander – und eine zurückbleibende Raketenstufe

Die Falcon 9 startete am 15. Januar 2025 um 6:11 Uhr UTC vom Launch Complex 39A des Kennedy Space Center. Sie transportierte zwei kommerzielle Mondlander: Blue Ghost 1 des US-Unternehmens Firefly Aerospace und Resilience des japanischen Unternehmens ispace. Beide trennten sich planmäßig von der zweiten Raketenstufe.

Blue Ghost landete im März 2025 erfolgreich auf dem Mond. Resilience stürzte im Juni bei seinem Landeversuch ab. Die Falcon-9-Oberstufe mit der internationalen Kennung 2025-010D und der NORAD-Nummer 62719 blieb dagegen in einer stark elliptischen Erdumlaufbahn zurück. Diese führte sie bis in die Nähe der Mondbahn.

Astronomen beobachteten die Stufe nicht dauerhaft. Sie erfassten sie in mehreren Kampagnen, wenn Entfernung, Beleuchtung und Position am Himmel geeignete Messungen zuließen. Einen großen Teil der frühen Daten lieferten Programme, die eigentlich nach erdnahen Asteroiden suchen.

304 Messungen führen zurück zum Start

Für die Zuordnung der Raketenstufe wertete ein Forschungsteam zunächst 304 Positionsmessungen aus. Sie entstanden zwischen dem 20. Januar und dem 27. April 2025 und waren über das Minor Planet Center verfügbar. Bei jeder Aufnahme bestimmten die Forschenden die Position des schwachen Lichtpunkts relativ zu katalogisierten Sternen.

Anschließend rechneten sie die ermittelte Bahn bis zum Starttag zurück. Dabei mussten sie neben den Gravitationskräften auch den Strahlungsdruck des Sonnenlichts berücksichtigen. Dieser übt auf die große Oberfläche der Raketenstufe eine geringe Kraft aus, die ihre Bahn über Monate messbar verändert.

Die Rückrechnung ergab für den ersten erdnahen Bahnpunkt nach dem letzten Triebwerksmanöver den Zeitpunkt 7:12:05 Uhr UTC – mit einer statistischen Unsicherheit von 0,38 s. Das passte bis auf wenige Sekunden zum rekonstruierten Ende der letzten Brennphase und lag knapp 5 min vor der gemeldeten Trennung von Blue Ghost.

Auch räumlich führte die Spur zurück nach Florida. Unter vereinfachten Annahmen verlief die zurückgerechnete Flugbahn bis auf etwa 66 km am Startplatz LC-39A vorbei. Für die Forschenden bestätigten Zeit und Flugkorridor unabhängig voneinander, dass es sich um die Oberstufe der Mission vom 15. Januar handelte.

Spektren unterscheiden Raketenschrott von Asteroiden

Eine passende Flugbahn allein reichte dem Team nicht aus. Es untersuchte auch das Sonnenlicht, das die Oberfläche des Objekts reflektierte. Ziel war es, die künstliche Herkunft zu bestätigen und einen natürlichen Körper wie einen vorübergehend von der Erde eingefangenen Asteroiden auszuschließen.

Die Messungen deckten sichtbares und nahinfrarotes Licht zwischen etwa 0,45 und 2,5 µm ab. Dabei zeigten sich Absorptionsbereiche bei rund 1,73 und 2,3 µm. Ähnliche Merkmale fanden die Forschenden bei einer anderen Falcon-9-Oberstufe. Sie sind mit Materialien vereinbar, die Raumfahrzeuge zur thermischen Kontrolle verwenden.

Als Vergleich diente unter anderem die weiße Beschichtung AZJ-4020. Die Studie weist ausdrücklich darauf hin, dass SpaceX dieses Material nicht verwendet. Die firmeneigene Beschichtung ist nicht öffentlich bekannt. Der Vergleich belegt daher nicht die genaue Zusammensetzung der Oberfläche, sondern zeigt lediglich ähnliche spektrale Eigenschaften.

Für die Infrarotmessungen nutzte das Team unter anderem die Nasa Infrared Telescope Facility auf dem Mauna Kea in Hawaii. Ihr Hauptspiegel besitzt einen Durchmesser von 3,2 m. Weitere Daten kamen von den Teleskopen CONDOR sowie RAPTORS I und II in Arizona.

Regelmäßige Helligkeitsschwankungen zeigen das Taumeln

Auch die Helligkeit der Raketenstufe veränderte sich regelmäßig. Ihre lang gestreckte Seitenfläche reflektierte mehr Licht als die deutlich kleinere Stirnseite. Während das Objekt taumelte, wurde es für die Teleskope deshalb abwechselnd heller und dunkler.

Aus Messungen zwischen Januar und Juni 2026 errechneten die Forschenden Perioden zwischen rund 411 und 419 s. Die Lichtkurve wiederholte sich damit ungefähr alle 7 min. Aus der Stärke der Schwankungen leiteten sie ein Längen-Breiten-Verhältnis von mindestens 3,17 zu 1 ab. Das passt zur schlanken Form einer Falcon-9-Oberstufe.

Zwischen dem 10. Januar und dem 24. Februar verkürzte sich die gemessene Periode um etwa 8 s. Das Objekt drehte sich demnach schneller. Die Ursache ließ sich mit den vorhandenen Daten nicht bestimmen. Die Studie nennt mehrere mögliche Einflüsse, legt sich jedoch auf keinen davon fest.

4000 berechnete Flugbahnen enden auf dem Mond

Für die Einschlagprognose berechnete das Team vier Bahnlösungen. Sie beruhten auf jeweils 389 bis 412 Positionsmessungen aus dem Zeitraum von Februar beziehungsweise April bis Juni 2026. Die durchschnittlichen Abweichungen zwischen Modell und Beobachtung lagen jeweils unter 0,5 Bogensekunden.

Um die verbleibenden Unsicherheiten zu prüfen, erzeugten die Forschenden für jede Bahnlösung 1000 leicht veränderte Varianten. Alle 4000 simulierten Flugbahnen trafen den Mond. Die aufwendigeren Modelle lagen beim mittleren Einschlagspunkt weniger als 0,11° auseinander.

Der berechnete Aufprall erfolgte am 5. August gegen 6:35 Uhr UTC, entsprechend 8:35 Uhr MESZ. Die Geschwindigkeit lag bei etwa 2,4 km/s beziehungsweise 8700 km/h. Als Einschlagsgebiet galt eine Region zwischen den Kratern Bell und Einstein nahe dem von der Erde sichtbaren Mondrand.

Die Nasa bestätigte vor dem Ereignis eine Einschlagwahrscheinlichkeit von 100 %. Fachleute beobachteten die Stufe nach Angaben der Nachrichtenagentur AP noch am Dienstagabend auf direktem Kurs zum Mond. Eine kurzfristige Bahnänderung galt als praktisch ausgeschlossen.

Ein Versuch, den Lichtblitz oder die Staubwolke vom Boden aus zu erfassen, blieb jedoch ohne Ergebnis. Das Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte registrierte jedoch unmittelbar danach eine mehrere Dutzend Kilometer lange Wolke mit Natrium- und Lithiumemissionen. Forschende interpretieren sie als Auswurfmaterial des Einschlags.

Kraterbilder müssen den Einschlag noch bestätigen

Die endgültige Bestätigung soll durch Aufnahmen aus der Mondumlaufbahn erfolgen. Der Lunar Reconnaissance Orbiter der Nasa soll die Einschlagsregion fotografieren und die neuen Bilder mit älteren Aufnahmen vergleichen. Nach Angaben von AP wird eine passende Überflugmöglichkeit erst in der folgenden Woche erwartet.

Wie groß der Krater ausfällt, ist offen. Die Nasa rechnet mit ungefähr 18 m Durchmesser und knapp 4 m Tiefe. Eine wissenschaftliche Planungsschrift nennt 20 bis 30 m, eine weitere Vorabstudie rund 40 m. Diese Werte beruhen auf unterschiedlichen Modellen und Annahmen zur Mondoberfläche sowie zur Orientierung der Raketenstufe beim Aufprall.

Schwer zu überwachender Raum zwischen Erde und Mond

Der Fall zeigt, wie künstliche Objekte in großer Entfernung verfolgt werden können. Das Space Surveillance Network der US Space Force erfasst einen großen Teil der Satelliten im Erdorbit. In Mondentfernung lassen sich kleine und lichtschwache Körper jedoch deutlich schwieriger beobachten und charakterisieren. Asteroidensuchprogramme liefern dort bislang häufig nur einzelne Positionsmessungen.

Die Kombination aus Bahnberechnung, Spektroskopie und Lichtkurvenanalyse machte aus einem schwachen Lichtpunkt ein physikalisch beschriebenes Objekt. Weil die Herkunft der Falcon-9-Stufe bekannt war, betrachten die Autoren ihre Messungen als Referenz für künftige Fälle, bei denen Ursprung und Beschaffenheit eines Objekts zunächst unklar sind.

Quellen

• Campbell et al.: Physical Characterization of Moon Impactor 2025-010D – Vorabstudie zur Bahnrückrechnung, Spektroskopie, Lichtkurve und Einschlagprognose.
• Fernando et al.: Observational Planning for the Falcon 9 Lunar Impact – Vorabstudie zu Einschlagsdaten, Beobachtungsmöglichkeiten und erwarteter Kraterbildung.
• Nasa: Nasa Will Attempt to Observe Rocket Part’s Lunar Impact – Offizielle Angaben zu Mission, Einschlagwahrscheinlichkeit und geplanter Beobachtung.
• Associated Press: Scientists are certain a wayward SpaceX rocket slammed into the Moon – Aktueller Stand nach dem berechneten Einschlag und Angaben zu den letzten Beobachtungen.