Der vor COVID-19 sicherste Ort in der aktuellen Situation ist wohl das Weltall. Selbst auf Antarktis kann man nicht ganz sicher sein. Denn obwohl auf diesem Kontinent keine Menschen wohnen, so findet man dort vor allem Wissenschaftler, aber gelegentlich auch Touristen, die von der Pandemie betroffen sein könnten. Also bleibt tatsächlich nur das All. Jetzt einfach in ein Raumschiff zu steigen und zu einem anderen krankheitsfreien Planeten zu fliegen, wäre natürlich ein Traum. Es wäre schön sich wieder ohne Mundschutz und Angst vor Ansteckung bewegen zu können. Aber vor allem wäre es einfach wahnsinnig aufregend und spannend, fremde Welten zu entdecken. Und vielleicht kann man diese ja sogar eines Tages besiedeln und nochmal ganz von vorne anfangen. Leider wird dieses Wunschdenken in meinem Leben wohl nicht mehr wahr. Doch wie steht es eigentlich generell um unsere Fortschritte im Weltraum und wann geht es endlich los mit dem Planeten bereisen? Diese Frage lässt sich kurz nicht beantworten, da an sehr vielen verschiedenen Stellen fleißig geforscht und entwickelt wird. Ich habe mir jedoch mal zwei zukunftsorientierte 3D-Druck-Weltall-Projekte etwas näher angeschaut.
Der Astrophysiker Stephen Hawking meinte, das die Zukunft der Menschheit im Weltraum, also außerhalb unserer Erde, liege und das wir gar nicht mal mehr so viel Zeit zum umsiedeln hätten. Ursachen oder Gründe für eine Flucht ins Weltall sehe er beispielsweise im Klimawandel und der globalen Erwärmung. Diese würden unseren Planeten auf lange Sicht unbewohnbar machen. Das Ausbrechen aus Klimaverträgen wie Präsident Donald Trump es mit dem Pariser Abkommen verkündet hat, beschleunigen den destruktiven Prozess nur. Dieses Abkommen soll der Erderwärmung neben vielen anderen Maßnahmen nämlich entgegenwirken. Doch auch die schnell anwachsende Weltbevölkerungszahl gibt Anlass zur Sorge (Quelle Absatz: futurism.com). Eines Tages wird vielleicht einfach nicht mehr genug Platz sein um alle Menschen unterzubringen ohne dabei Ökosysteme zu zerstören, die lebenswichtig sind. Noch bauen wir in die Höhe, vergrößern oder gründen Städte und besiedeln freie Landflächen. Doch was ist, wenn irgendwann all diese Möglichkeiten ausgeschöpft sind? Auch muss man ja den enormen Platz mitbedenken, der für unsere Lebensmittelversorgung benötigt wird und die zunehmende Ressourcenknappheit ist auch ein zu bedenkender Faktor. Allein diese zwei angeführten Argumente lassen eine Umsiedlung ins All aus praktischer Sicht früher oder später notwendig erscheinen.
Seit der ersten Mondlandung im Jahr 1969 hat sich bezüglich Expeditionen durch Menschen auf Planeten oder Monden nicht mehr so viel getan. Jedoch wird schon seit vielen Jahren an verschiedenen Stellen, so auch der NASA, an einer Marsexpedition gearbeitet. Das die Wahl auf den Mars fiel, hat vielerlei Gründe. Beispielsweise ist er nach der Venus der uns am nächsten gelegene Planet. Durch gefährliche kosmische Strahlung und dem Abbau von Muskelmasse aufgrund von Schwerelosigkeit ist ein längerer Aufenthalt im Weltall nicht ohne Risiken, weshalb die Entfernung (noch) eine wichtige Rolle spielt. Laut NASA (englisch National Aeronautics and Space Administration) ist der Mars zudem der zugänglichste Planet in unserem Sonnensystem, da er erdähnliche Eigenschaften wie eine Atmosphäre, Klima und Geologie wie Vulkane und Gräben besitzt (mars.nasa.gov/#mars_exploration_program). Jedoch findet man auf dem Mars all diese Dinge in anderer Ausprägung als auf der Erde vor, sodass ein Leben dort völlig anders wäre als hier. Ohne Raumanzug und entsprechenden Schutz könnte man nicht überleben. Auf der Website der NASA (mars.nasa.gov) kann man sich vertiefend mit der Thematik beschäftigen und viel über das Programm des roten Planeten informieren.
Ich bin bei meinen Recherchen rund um das Thema Marsexpedition, Mondfahrten und Weltraumreisen auf verschiedene 3D-Druck Projekte gestoßen, die ich äußerst interessant finde. Beispielsweise betrieb die NASA von 2015 bis 2019 die sogenannte „3D-Printed Habit Challenge“, welche in drei Phasen unterteilt war. 60 Teams gingen an den Start. Es handelt sich hierbei um einen Wettbewerb mit enorm hohen Preisgeldern, bei dem die Teilnehmer Lebensräume, die geeignet für die Erforschung des Alls sind, entwerfen sollten. Die entwickelten Habitate sollen letztendlich durch einen 3D-Drucker gefertigt werden. Das Entwerfen einer entsprechenden Modellierung-Software sowie das Zusammenstellen von geeignetem und möglichst nachhaltigem Baumaterial waren außerdem Teil der Challenge.
Die zwei Finalisten-Teams druckten ihre Ergebnisse vergangenen Mai in einer 1:3 Verkleinerung in einem Zeitraum von 30 Stunden aus. Die Gewinner von AI SpaceFactory entwarfen ein elliptisches Gebilde mit Namen „Marsha“, das aus einem Materialmix aus Bioplastik Polylactide (kurz PLA) und Basaltfasern des Marsgesteins besteht. Es handelt sich bei PLA um eines der gängigsten 3D-Druck Materialien weltweit und wird auch bei uns im ViNN:Lab primär verwendet. PLA gilt als erneuerbares Bioplastik und biologisch abbaubar. Wichtige Aspekte bei der Bewertung der Ergebnisse waren zum Beispiel die Widerstandsfähigkeit gegen unter anderem atmosphärische Einflüsse wie sie auf dem Mars bestehen könnten. Hierbei sind die mitunter extremen Temperaturen im Minusbereich oder der atmosphärische Druck gemeint, die auf dem roten Planeten vorherrschen. Doch auch auch die Materialstärke war von Bedeutung, die natürlich mit ersterem Punkt einher geht. Die bei Marsha verwendeten Basaltfasern sind laut AI SpaceFactory von ihrer Stärke her vergleichbar mit Karbon oder Kevlar, nur günstiger herzustellen. Plastik gilt aufgrund seines geringen anatomischen Gewichts neben weiteren nützlichen Eigenschaften als effizienter Schild gegen ionisierende kosmische Strahlung. Diese und weitere Attribute machen die Kombination beider verwendeter Materialien so wirkungsvoll.
Design und Innenleben der Konstruktionen waren weitere Bewertungskriterien. Marsha wurde so ausgearbeitet, das in jedem Wohnbereich diffuses natürliches Licht vorhanden ist, welches für Wohlbefinden sorgt. Das Ellipsen-Gebäude besteht aus vier Etagen, die durch Treppen miteinander verbunden sind. Insgesamt ist das Design ist funktional, doch hat man gleichzeitig darauf geachtet, Marsha so zu gestalten, das ein Leben darin möglichst nicht eintönig, sondern angenehm erscheint. Ich persönlich könnte mir auf jeden Fall vorstellen, in so ein schickes, modernes, gut belichtetes Konstrukt einzuziehen und der Erde aus der Ferne zuzuwinken. AI SpaceFactory legte bei der Entwicklung den Schwerpunkt nicht allgemein auf ein Leben im All, sondern vor allem auf ein Leben auf dem Mars, wie der Name Marsha es ja auch vermuten lässt. Auch auf deren Website findet man weitere interessante Informationen und anschauliche Grafiken (www.aispacefactory.com/marsha). Aus dem Projekt Marsha ist übrigens Projekt TERA hervorgegangen, das aus ähnlichen Materialien und Design besteht. Jedoch wurde TERA für die Erde konstruiert und muss dadurch zum Beispiel nicht gegen kosmische Strahlung bestehen. Das erleichtert den Bau und die Materialzusammensetzung aus möglichst natürlichen Ressourcen erheblich bei ebenso ansprechendem Design. Minimalismus und Nachhaltigkeit sind hier passende Stichworte wie ich finde.
Auch wenn der Mars vielversprechend erscheint und man auf dem Mond ja schon gewesen ist, so ist eine Rückkehr dahin nicht völlig ausgeschlossen. Die ESA (englisch European Space Agency) hat bereits im Jahr 2013 erste Versuche unternommen, eine Mondbasis aus dem 3D-Drucker zu drucken. Dies geschah natürlich auf der Erde, doch ist das Ziel der Entwicklung, Mondgestein für die 3D-Drucke zu verwenden. Man fand in Italien basaltisches Gestein in einem Vulkan, das dem Gestein auf dem Mond zu 99,8% ähnelt. Dadurch sind realitätsnahe Versuche möglich. Der damals verwendete 3D-Drucker benötigte bei einer Druckgeschwindigkeit von 2 Metern pro Stunde noch eine ganze Woche für ein Mondbasis-Gebäude, doch man arbeitete bereits damals an der Entwicklung schnellerer Drucker. Auch bedachte man die Schwerelosigkeit unter welcher der 3D Drucker arbeiten müsse (www.esa.int/Building_a_lunar_base_with_3D_printing).
Laut einem Erklärungs-Video der ESA (www.youtube.com/3d-printing-a-lunar-base) soll ein Art Roboter-3D Drucker die Mondbasis bauen. Das Raumfahrzeug landet dafür an geeigneter Stelle auf dem Mond und positioniert zunächst eine begehbare Kapsel. Aus einer Seite dieser Kapsel wird dann eine Kuppel aufgeblasen, die als Stützstruktur dient. Nun beginnt die eigentliche Arbeit des 3D-Druck-Roboters. An einem Ende ist eine Schaufel angebracht, mit welcher er Regolith bzw. Mondstaub, sammelt. Dieses gelangt in die Container im Mittelstück, um schlussendlich am anderen Ende durch einen Roboterarm mit Druckkopf an der richtigen Stelle angebracht zu werden. Das Druckverfahren unterscheidet sich von einem herkömmlichen 3D-Drucker wie ihn wohl die meisten kennen. Denn üblicherweise steht solch ein 3D-Drucker an einer festen Stelle und beginnt dann im Rahmen seiner Größe entsprechend zu drucken. Da es sich hier jedoch um eine Kombination von Roboter und 3D-Drucker handelt, ist auch das Verfahren etwas anders. Materialbeschaffung und Druckverfahren erfolgen in nur einer Maschine. Der Roboter fährt manuell die zu bedruckenden Stellen ab. Dabei ist er in der Lage, die bereits gedruckten Wände hinaufzufahren um auch die höheren Bereiche Schicht für Schicht zu drucken.
Insgesamt 3 Monate dauert es, um die Schutzhülle zu drucken, welche Solarstrahlung, Gammastrahlung und auch Meteoriten abhalten soll. Man arbeitet wohl noch immer an der perfekten Materialzusammensetzung, die, wie bereits erwähnt, hauptsächlich aus Mondgestein bestehen soll.
So eine Mondbasis kann vier Personen beherbergen. Die ursprüngliche Kapsel dient als Luftschleuse und technisches Support Modul. Die Kuppel lässt durch wenige Fensteröffnungen Tageslicht hinein, so das auch hier für einen angenehmen Aufenthalt gesorgt wird. Solche Mondbasen könnten das Grundgerüst des sogenannten „Moon Village“ bilden, einer Vision, an der die ESA ebenso interessiert ist. Dabei steht nicht die Erschaffung eines Monddorfes mit Geschäften und kulturellen Stätten im Vordergrund. Man möchte eine Gemeinschaft auf dem Mond gestalten, die ähnliche Interessen und Ziele verfolgt. Roboter und Wissenschaftler könnten nebeneinander agieren um beispielsweise zu forschen, doch auch der Mond-Tourismus und Ressourcenabbau seien denkbar (www.esa.int/Moon_Village). Und wer würde nicht gerne mal zum Mond fliegen um die Erde aus der Ferne zu betrachten?
Egal ob wir als nächstes nun wieder zum Mond fliegen, den Mars erstmals betreten oder uns in ferner Zukunft auf den Weg nach Alpha Centauri machen, spannend ist das Thema Weltraumerforschung allemal. Und das dabei Technologien wie das 3D-Druck-Verfahren eine wichtige Rolle zu spielen scheinen, finde ich ganz besonders toll. Was haltet ihr von dem Thema? Erzählt es mir doch gerne.