Technologie

Mondstaub als Baustoff

19.01.2021 - Per Laser aufgeschmolzene Bahnen aus Regolith als erster Schritt zum 3D-Druck von Infrastruktur auf dem Erdtrabanten.

Als Bausteine sind sie noch nicht nutzbar – aber die mit dem Laser aufge­schmolzenen Bahnen sind ein erster Schritt zu 3D-gedruckten Gebäuden, Lande­plätzen und Straßen aus Mond­staub. Im Rahmen des Projekts Moonrise gelang es einem Wissen­schaftler-Team der TU Braun­schweig und des Laser-Zentrums Hannover, Regolith unter Mond­gravi­tation aufzu­schmelzen und in Form zusammen­hängende Bahnen zu drucken. Dabei wurde ein Laser­kopf über einen Robotarm angesteuert – ähnlich, wie es in Zukunft auf dem Mond geschehen könnte.

„Innerhalb von zwei Jahren haben wir einen Laserkopf entwickelt, der nur etwa so groß ist wie eine Saft­packung und trotzdem den widrigen Bedingungen im Weltraum standhält“, erklärt Niklas Gerdes vom LZH. „Bei den ersten Versuchen im Labor haben wir die notwendige Bestrahlungs­dauer und Leistung bestimmt. Dann ging es in die Vakuum-Kammer und wir haben dort erfolg­reich Regolith aufge­schmolzen.“ Der im Projekt verwendete Regolith stammt aus vom Institut für Raumfahrt­systeme der TU Braun­schweig. Dort wurde über die zwei­jährige Projekt­dauer hinweg die Zusammen­setzung des Regoliths auf die voraus­sicht­lichen Bedingungen am Lande­platz angepasst – eine nicht zu unter­schätzende Heraus­forderung. Denn die Wissen­schaftler müssen auf Basis der Daten vergangener Mond­missionen passende Materialien auf der Erde finden, um den Mond­staub möglichst exakt nachzu­bilden.

Ein Höhepunkt waren dann die Versuche im Einstein-Elevator der Leibniz-Univer­sität Hannover. Moonrise ist das erste wissen­schaftliche Experiment im Elevator überhaupt. Ludger Overmeyer von der LU Hannover und dem LHZ zeigt sich begeistert: „Im Einstein-Elevator ist es uns gelungen Regolith zu Kugeln aufzu­schmelzen – sowohl unter kompletter Schwere­losig­keit als auch unter Mond­gravi­tation. Das ist welt­weit einmalig.“

Den krönenden Abschluss machte der Einsatz des Lasers auf dem Rover MIRA3D des Instituts für Raum­fahrt­systeme. MIRA3D besteht aus einer fahr­baren Platt­form und einem Roboter­arm und wird für die Entwick­lung von additiver Fertigungs­techno­logie auf dem Mond einge­setzt. „Wir konnten den Laser­kopf am Arm des Rovers präzise ansteuern und damit größere Strukturen gezielt aufschmelzen´“, erklärt Enrico Stoll von der TU Braun­schweig. „Ein voller Erfolg. Zusammen mit den Versuchen im Elevator haben wir eine solide Grund­lage, um mit dem Laser auf dem Mond 3D zu drucken.“

Nächster Meilenstein wäre im Anschluss an das Projekt den Laser­kopf zu einem Flug­modell weiter­zu­ent­wickeln. Die Forscher sind momentan im Gespräch mit ein­schlägigen Stellen, um die Entwick­lungen voran­zu­treiben. Denn der Vision eines Lasers, der Bau­materialien für ganze Siedlungen aus Mond­staub druckt, sind die Wissen­schaftler mit Moonrise einen großen Schritt näher­gekommen.

LHZ / RK

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