3D-Druck auf dem Mond

Der Mond als Sprungbrett zum Weltraum – um diese Vision zu verwirklichen, müsste dessen karge Oberfläche langfristig zu einem „Monddorf“ ausgebaut werden. Das Material dazu ist schon da: So wollen Forscher Mondstaub mithilfe eines Lasers vor Ort zu einer Modelliermasse für 3D-Druck aufzuschmelzen. Mit dem Projekt Moonrise haben sich das Laser Zentrum Hannover (LZH) und das Institut für Raumfahrtsysteme (IRAS) der Technischen Universität Braunschweig das Ziel gesetzt, mit einem Laser Mondstaub zu schmelzen, um ihn als Baumaterial nutzbar zu machen.

Expeditionsbasis Mond

Internationale Raumfahrtorganisationen und Firmen planen nicht nur die weitere Erkundung, sondern auch die Besiedlung des Weltraums. Der Mond ist dabei als Forschungsstation und Ausgangsbasis für weitere Expeditionen von großer Bedeutung. Doch die Kosten für Flüge und Transporte zum Mond sind enorm – ein Kilogramm Nutzlast kostet gut 700.000 Euro. Es wäre daher vorteilhaft, Infrastruktur, Bauteile und Geräte etc. direkt auf dem Erdtrabanten herzustellen statt alles mühevoll einzufliegen.

Hier setzt die Moonrise-Technologie an: „Wir wollen ein Lasersystem auf den Mond bringen, das dort Mondstaub, das so genannte Regolith, aufschmelzen soll. Damit würden wir den ersten Schritt gehen, um die Additive Fertigung, also den 3D-Druck, auf den Mond zu bringen.“, erklärt Niklas Gerdes vom LZH. Die Wissenschaftler von IRAS und LZH wollen zeigen: Ein Lasersystem, das nicht mehr als drei Kilogramm wiegt und das Volumen einer großen Saftpackung hat, kann lokal auf dem Mond vorhandene Rohstoffe zielgerichtet aufschmelzen und später in vielseitige Strukturen umwandeln.

Ein Dorf aus Mondstaub

Die Wissenschaftler wollen mithilfe ihres Lasersystems auf der Mondoberfläche kontrolliert Regolith aufschmelzen. Nach dem Abkühlen des geschmolzenen Mondstaubs liegt ein fester Körper vor, der beispielsweise als Baumaterial für das „Moon Village“ geeignet wäre – der Vision eines Dorfes auf dem Mond, das als Außenposten im All für weiterführende Weltraummissionen dient.

Das gezielte Aufschmelzen in vordefinierte Strukturen wird mit hochauflösenden Kameras überwacht und dokumentiert. Die Erkenntnisse aus den Versuchen können grundlegenden Einfluss auf explorative Missionen generell haben. Denn gelingt das Experiment auf dem Mond, ließe sich das Moonrise-Verfahren auf die Erzeugung größerer Strukturen hochskalieren. Somit könnten auf lange Sicht ganze Infrastrukturen wie Fundamente, Wege und Landeflächen durch die Moonrise-Fertigungstechnologie erbaut werden.

Projekt Moonrise nähert sich entscheidender Phase

Das Projekt Moonrise läuft seit knapp neun Monaten. Die Ergebnisse der bisherigen Tests sind vielversprechend: Der Laboraufbau ist angepasst, geeignete, gängige Laserhardware identifiziert und getestet, die Optiken ausgelegt und erprobt. Das Material, das die Wissenschaftler für die Tests produzieren und verwenden, wird dem Regolith auf dem Mond immer ähnlicher.

Aktuell arbeiten die Forscher daran, den Laser an den Laderaum des Mondfahrzeuges, den Rover, anzupassen. Der Laser wird in einen Tunnel an der Unterseite des Rovers integriert. Sobald das gelungen ist, will das Team das gesamte System auf seine Weltraumtauglichkeit getestet. Denn auf dem Weg zum Mond muss das Lasersystem Erschütterungen und massiven Temperaturunterschieden widerstehen.

„Der von uns geplante direkte Nachweis, dass die Verarbeitung des Mond-Regoliths mit bereits verfügbaren Hardwarekomponenten möglich ist, wird entscheidend für die Planung zukünftiger Missionen sein“, sagt Stefan Linke vom IRAS. „Größere und nachhaltige Projekte auf der Oberfläche unseres kosmischen Nachbarn werden so ermöglicht.“

Textquelle: https://www.laborpraxis.vogel.de/3d-druck-auf-dem-mond-a-834217/

Bildquelle: https://www.spiegel.de/wissenschaft/weltall/zukunftsprojekt-mondbasis-aus-dem-3d-drucker-a-880846.html

The moon as a launching pad to space – in order to realize this vision, its barren surface would have to be developed into a „moon village“ in the long run. The material for this is already there: researchers want to use a laser to melt moon dust on site into a modelling mass for 3D printing.

Hannover, Braunschweig – The moon is an earth satellite, the first landmark on the way to other planets and thus of enormous importance for space research. With the Moonrise project, the Laser Zentrum Hannover (LZH) and the Institute for Space Systems (IRAS) at Braunschweig Technical University have set themselves the goal of melting moon dust with a laser in order to use it as a building material.

Expedition Moonbase

International space agencies and companies are not only planning further exploration, but also the settlement of space. The moon is of great importance as a research station and starting point for further expeditions. But the costs for flights and transports to the moon are enormous – a kilogram of payload costs a good 700,000 euros. It would therefore be advantageous to manufacture infrastructure, components and equipment etc. directly on the Earth’s satellite instead of flying everything in with great effort.

This is where Moonrise technology comes in: „We want to bring a laser system to the moon that will melt moon dust, the so-called regolith, there. This would be the first step towards bringing additive production, i.e. 3D printing, to the moon,“ explains Niklas Gerdes of LZH. The scientists from IRAS and LZH want to show: A laser system that weighs no more than three kilograms and has the volume of a large juice pack can selectively melt raw materials locally on the moon and later convert them into versatile structures.

A village made of moon dust

The scientists want to use their laser system to melt regolith on the lunar surface in a controlled manner. After the molten moon dust has cooled, a solid body is present that could be used, for example, as a building material for the „Moon Village“ – the vision of a village on the moon serving as an outpost in space for further space missions.

The targeted melting into predefined structures is monitored and documented by high-resolution cameras. The findings from the experiments can have a fundamental influence on explorative missions in general. If the experiment succeeds on the moon, the Moonrise process could be upscaled to the generation of larger structures. Thus, in the long run, entire infrastructures such as foundations, paths and landing areas could be built using Moonrise production technology.

Project Moonrise approaching decisive phase

The Moonrise project has been running for almost nine months. The results of the previous tests are promising: The laboratory setup has been adapted, suitable, common laser hardware identified and tested, the optics designed and tested. The material that the scientists produce and use for the tests is becoming increasingly similar to the regolith on the moon.

The researchers are currently working on adapting the laser to the loading space of the lunar vehicle, the rover. The laser is integrated into a tunnel at the bottom of the rover. As soon as this has been achieved, the team wants to test the entire system for its suitability for space. On its way to the moon, the laser system has to withstand shocks and massive temperature differences.

„The direct proof that the processing of the lunar regolith is possible with already available hardware components will be decisive for the planning of future missions“, says Stefan Linke from IRAS. „Larger and sustainable projects on the surface of our cosmic neighbour will thus be possible“.

Source: https://www.laborpraxis.vogel.de/3d-druck-auf-dem-mond-a-834217/

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