PHOENIX-Spektrometer Tests in LUNA
Ende Februar 2026 war LUNA Schauplatz eines bedeutenden Meilensteins der Entwicklung einer Mondforschungstechnologie: Es wurden Demonstrationstests des PHOENIX-Spektrometers (Portable Handheld cOmbinEd RamaN-LIBS-XRF) durchgeführt. PHOENIX wurde in Zusammenarbeit zwischen dem Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA, ES), der University of Leicester (UK), der University of Valladolid (ES) und dem Unternehmen Mission Control Inc. (CA) entwickelt und von den Teams ExPeRT und CAVES & PANGAEA der ESA-Direktorat für bemannte und robotergestützte Exploration unterstützt. PHOENIX soll Astronautinnen und Astronauten ermöglichen, direkt auf der Mondoberfläche geochemische Analysen von Gesteinen und Mineralien durchzuführen – eine Schlüsselkompetenz für zukünftige astronautische Erkundungsmissionen.
Im Rahmen der Kampagne wurden erstmals zwei Prototyp-Instrumente in einer simulierten Mondumgebung getestet: PHOENIX BB1 (eine Kombination aus Raman-Spektroskopie und laserinduzierter Breakdown-Spektroskopie, kurz LIBS) und PHOENIX BB2 (eine Kombination aus Raman-Spektroskopie und Röntgenfluoreszenzspektrometrie, kurz XRF). Bei beiden handelt es sich um Breadboard-Instrumente auf TRL4-Niveau, die eine zerstörungsfreie Mineralidentifizierung vor Ort ermöglichen. ESA-Astronaut Matthias Maurer demonstrierte dabei im Analog-Raumanzug die Anwendung der Instrumente und konnte aufgrund seiner umfangreichen Erfahrung mit Weltrauminstrumenten strukturiertes Feedback zur Benutzung geben. Seine Teilnahme war von zentraler Bedeutung für eines der Kernziele der Kampagne: Erkenntnisse darüber, wie effektiv ein Astronaut die Instrumente unter realistischen Missionsbedingungen einsetzen kann.
Die LUNA-Anlage bot mit ihren zwei Arten von Mondregolith-Simulanten, Gesteinsproben und einem Sonnensimulator, der die rauen Lichtverhältnisse der Mondoberfläche nachbilden kann, eine ideale Umgebung für diesen Übergang von Tests im Reinraum zu analogen Feldoperationen. An zwei Kampagnentagen, vom 24.–25. Februar 2026, führte das Team vier strukturierte Einsatzszenarien durch: Einsätze auf sonnenbeschienenem Gelände bei aktivem Sonnensimulator, Einsätze im tiefen Schatten unter ausschließlicher Nutzung der in die Instrumente integrierten LED-Beleuchtung, eine Traversensimulation, bei der der Bediener innerhalb strenger Zeitvorgaben zwischen zehn Messstationen navigieren musste, sowie einen Kontaminations- und Wiederherstellungstest, bei dem Regolithstaub absichtlich auf Gesteinsproben aufgebracht wurde, bevor der Bediener diese reinigte und erneut vermaß. Jedes Szenario war darauf ausgelegt, die bei Einsätzen auf der Mondoberfläche zu erwartenden Bedingungen nachzubilden.
Ein zentraler Schwerpunkt der Kampagne war die Bewertung der Benutzerfreundlichkeit des Geräts unter den Einschränkungen eines EVA-Anzugs. Für die Hauptdemonstration führte Matthias Maurer Messungen durch, während er den Analoganzug einschließlich der EVA-Handschuhe trug. Dabei wurden wichtige Leistungsindikatoren getestet, darunter die „Time-to-Spectrum“ (die verstrichene Zeit vom Einschalten des Instruments bis zum Erhalt eines gültigen Spektralergebnisses, mit einem Zielwert von unter drei Minuten) sowie die Erfolgsquote beim ersten Versuch, mit behandschuhten Händen gültige Spektren zu erfassen, und die Fähigkeit, Messfehler innerhalb von zwei Minuten zu beheben. Während Matthias Maurer im LUNA-Atlas-Anzugsimulator durch das Regolith-Simulanzbett navigierte, leistete das PHOENIX-Team aktive Instrumentenunterstützung vor Ort. Dies simulierte reale Bodenoperationen, bei denen die technischen und wissenschaftlichen Unterstützungsteams eng mit dem Astronauten zusammenarbeiten, um die Instrumente während Oberflächenerkundungsmissionen zu bedienen. Im Anschluss an die Sitzungen im Anzug nahm Matthias Maurer an einer strukturierten Nachbesprechung teil, bei der das Feedback der Bediener zu Ergonomie, Lesbarkeit des Displays bei Sonneneinstrahlung sowie Empfehlungen für zukünftige Geräte-Upgrades erfasst wurden.
Die für die Kampagne ausgewählten Gesteinsproben repräsentieren eine Reihe von Mond-analogen Lithologien aus der Sammlung in LUNA, darunter Anorthosite aus Norwegen (analog zum Material der Mondhochlandkruste), Basalte vom Ätna und von Lanzarote (analog zum Material der Mondmeere), Suevit-Impaktbrekzien aus dem Ries-Krater (analog zu den in Einschlagbecken vorkommenden schockierten Lithologien) sowie Peridotitknollen. In allen vier Szenarien wurden Messungen durchgeführt, um die Qualität der Spektraldaten und die Robustheit der Instrumente unter variablen Licht- und Staubbedingungen zu bewerten. Die Kampagne validierte zudem den gesamten Betriebslebenszyklus beider Instrumente (einschließlich Auspacken, Montage, Kalibrierung, Feldeinsatz, Reinigung und Wiederverpackung) – ein wesentlicher Schritt zum Nachweis der Missionsbereitschaft für zukünftige Entwicklungsphasen mit hohem TRL.
Die PHOENIX-Kampagne bei LUNA markiert einen wichtigen Schritt vorwärts in der Entwicklungs-Roadmap des Instruments und bringt beide Prototypen von der kontrollierten Laborvalidierung hin zur, für Mondmissionsanwendungen erforderlichen, Einsatzreife. Die während der Kampagne gesammelten quantitativen Leistungsdaten und das Feedback der Bediener werden direkt in die Designverbesserungen der nächsten Generation einfließen, mit dem längerfristigen Ziel, die aus PHOENIX abgeleitete Technologie in zukünftige Monderkundungsprogramme der ESA einzubringen.