Glasfasern auf dem Mond: Neue Sensortechnologie könnte das Innere des Erdtrabanten sichtbar machen

Leichte Glasfaserkabel könnten künftig als ultragenaue Sensoren den Mond überziehen. Ein Forschungsteam der ETH Zürich untersucht derzeit, wie sich damit seismische Aktivitäten und verborgene Strukturen im Inneren des Mondes sichtbar machen lassen.

Glasfaserkabel könnten als dichtes Sensornetz Daten über seismische Aktivitäten auf dem Mond liefern. Bild: NASA/PIA00130/05.02.1996

Die Erforschung des Mondinneren steht vor einem technologischen Sprung. Während die letzten Messinstrumente bereits in den 1970er-Jahren von Apollo-Astronauten installiert wurden, arbeiten Wissenschaftler heute an weit effizienteren Verfahren. Da die derzeitigen Daten von Mondbeben eher fragmentarisch sind, lässt sich der Erdtrabant bisher nur schlecht flächendeckend überwachen.

Mondbeben sind seismische Erschütterungen auf der Mondoberfläche, die anders als auf der Erde nicht durch Plattentektonik, sondern durch Gezeitenkräfte der Erde, extreme Temperaturunterschiede, Meteoriteneinschläge oder die globale Abkühlung entstehen.

Genau hier will ein Forschungsteam der ETH Zürich ansetzen. Unter der Leitung von Geophysiker Johan Robertsson wird ein Ansatz verfolgt, der auf Glasfaserkabeln basiert und völlig neue Möglichkeiten zur Überwachung eröffnen könnte.

Ein Netz aus Licht

Die Grundidee ist simpel. Anstelle zahlreicher schwerer Seismometer könnte ein Rover kilometerlange Glasfaserkabel über die Mondoberfläche verlegen. Die Kabel würden dann als dichte Kette aus Sensoren fungieren. Sie registrieren selbst kleinste Erschütterungen, die durch Mondbeben, Meteoriteneinschläge oder Raumfahrzeuge ausgelöst werden.

Der Vorteil daran ist, dass eine einzige Glasfaser tausende Messpunkte ersetzen kann und dabei eine wesentlich höhere räumliche Auflösung erreicht als klassische Instrumente.

Die Technologie dahinter nennt sich Distributed Acoustic Sensing (DAS). Dabei werden Laserimpulse durch ein Glasfaserkabel geschickt, deren Streuung kontinuierlich gemessen wird.

Kommt es zu Vibrationen oder minimalen Dehnungen des Kabels, verändert sich das Streumuster des Lichts. Die Veränderungen lassen sich genau analysieren und in seismische Daten übersetzen. Auf diese Weise wird das Kabel selbst zum Messinstrument. Die Position einer Erschütterung kann anhand von Zeitverzögerungen exakt bestimmt werden.

Bewährt auf der Erde – revolutionär im All

Bereits heute wird die DAS-Technologie auf der Erde eingesetzt. Sie dient unter anderem zur Überwachung von Erdbeben, Hangrutschen oder sogar zur Beobachtung von Meereslebewesen wie Walen.

Doch auf dem Mond könnte sie ihr volles Potenzial entfalten, denn dort fehlen störende Einflüsse wie Wind oder Wetter, die auf der Erde die Messungen verfälschen können. Die Glasfaserkabel könnten einfach auf der Oberfläche ausgelegt werden, ohne aufwendige Verankerung im Boden.

Der Mond als natürliches Labor

Laborversuche mit simuliertem Mondmaterial bestätigen, dass das Verfahren prinzipiell für den Mond geeignet ist. Selbst unter unterschiedlichen Bedingungen liefern die Kabel stabile und genaue Signale.

„Wir haben zudem mit Computersimulationen untersucht, wie stark die Kabel mit dem Boden verbunden sind und wie sich das durch die Mondschwerkraft verändert.“

– Simone Probst, Doktorandin an der ETH Zürich, Hauptautorin

Die Ergebnisse zeigen, dass selbst lose aufliegende Kabel zuverlässig arbeiten können, was einen entscheidenderen Vorteil für künftige Missionen darstellt. Die Forschenden denken außerdem bereits einen Schritt weiter. So könnte die Technologie beispielsweise genutzt werden, um das Mondinnere zu durchleuchten.

„Die Erschütterungen, die Landungen und Starts von Raumfahrzeugen erzeugen, könnten als aktive seismische Quellen dienen und somit dazu, die Strukturen unter der Mondoberfläche ähnlich wie bei einem medizinischen Ultraschall abzubilden“, sagt Simone Probst, Hauptautorin der Studie und Doktorandin in Robertssons Gruppe. Damit ließen sich verborgene Strukturen oder geologische Schichten sichtbar machen.

Neben der Grundlagenforschung kann die Technologie auch messen, wie viel Mondstaub bei Landungen aufgewirbelt wird. Das ist besonders wichtig für zukünftige bemannte Missionen, für die der feine Staub eine erhebliche Gefahr darstellt. Darüber hinaus könnten die Sensoren Hinweise auf Wasserressourcen liefern, was ebenfalls ein entscheidender Faktor für langfristige Mondbasen ist.

Ein dichteres Messnetz als je zuvor

„Glasfasersensorik könnte unser Verständnis des Mondes, seines Inneren, seiner Lavaröhren, seiner Landeplätze und seiner Wasserressourcen stark erweitern“, sagt Johan Robertsson. „Lange Kabel könnten auch Signale von Gezeitenkräften auffangen, die durch die Schwerkraft der Erde verursacht werden.“

Wir halten es sogar für möglich, dass wir mit Glasfasern auf dem Mond Gravitationswellen detektieren, die die Eigenmoden des Mondes anregen.

Sollte sich das Konzept bewähren, könnten künftig ganze Netzwerke aus Glasfasern den Mond überziehen. Der Erdtrabant würde sich damit in eines der am dichtesten instrumentierten seismischen Labore außerhalb unseres Planeten verwandeln. Was einst mit wenigen Messgeräten begann, könnte dann in einem globalen Sensorsystem gipfeln – und unser Verständnis des Mondes grundlegend verändern.

Quellenhinweis:

Probst, S., Zandanel, A., Robertsson, J. O. A., & Donahue, C. M. (2026): Controlled source DAS coupling tests: Implications for unburied deployment on the Moon and Earth. Earth and Space Science, 13, e2025EA004817.