Additive Fertigung Ein 3D-Drucker für den Mond

Ein Forscherteam entwickelt einen Laser, der Mondstaub schmelzen soll – damit soll eine Infrastruktur auf dem Mond mit Materialien vor Ort möglich werden. 2021 wird der Laser auf dem Mond getestet.

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Laser Zentrum Hannover e.V.

Technische Universität Braunschweig

Für die Weltraumforschung ist der Mond von enormer Bedeutung, denn er ist der erste Posten auf dem Weg zu fremden Planeten. Sowohl als Forschungsstation als auch für eine Ausgangsbasis für weitere Expeditionen ist der Mond unverzichtbar – doch der Transport von Materialien zum Mond ist teuer und aufwendig. Ein Kilogramm Nutzlast kostet etwa 700.000 Euro.

Das Problem könnte umgangen werden, wenn man die Infrastruktur, Bauteile und Geräte direkt auf dem Mond herstellt. Möglich machen will das das Projekt Moonrise, initiiert von dem Laser Zentrum Hannover (LZH) und dem Institut für Raumfahrtsysteme (IRAS) der TU Braunschweig. Mit einem Lasersystem wollen die Forscher Mondstaub schmelzen und ihn damit als Baumaterial nutzbar machen.

Mit Mondstaub 3D-drucken

„Wir wollen ein Lasersystem auf den Mond bringen, das dort Mondstaub, das sogenannte Regolith, aufschmelzen soll. Damit würden wir den ersten Schritt gehen, um die Additive Fertigung auf den Mond zu bringen“, erklärt Niklas Gerdes vom LZH. Die Wissenschaftler von IRAS und LZH wollen so den Nachweis erbringen: 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.

Mit der ersten Mondmission des Berliner New-Space Unternehmens PT Scientists im Jahr 2021 ergibt sich die Möglichkeit, ihre Technologie unter realen Bedingungen zu testen. Konkret wollen die Wissenschaftler Regolith auf der Mondoberfläche kontrolliert mithilfe ihres Lasersystems aufschmelzen. Nach dem Abkühlen liegt ein fester Körper vor, der beispielsweise geeignet wäre, als Baumaterial für das „Moon Village“ – die Vision des globalen Dorfes auf dem Mond als Außenposten im All – zu dienen.

Infrastrukturen aus dem 3D-Drucker erbauen

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

Kosten

Wann sich der Einsatz von 3D-Druck lohnt

Das Projekt 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 sie daran, den Laser an den Laderaum des Mondfahrzeuges, den sogenannten Rover, anzupassen. Der Laser wird in einen Tunnel an der Unterseite des Rovers integriert. Nach den Anpassungen wird das gesamte System auf seine Weltraumtauglichkeit getestet, denn auf dem Weg zum Mond muss das Lasersystem Erschütterungen und massiven Temperaturunterschieden widerstehen.

Stefan Linke vom IRAS erläutert: „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. Größere und nachhaltige Projekte auf der Oberfläche unseres kosmischen Nachbarn werden so ermöglicht.“

An dem zugrundeliegendem Verfahren für die Moonrise-Technologie arbeiten IRAS und LZH bereits seit 2015 gemeinsam. „Jetzt haben wir durch das Projekt die Chance, das erste Mal in der Geschichte Additive Fertigung außerhalb der Erde und des Erdorbits zu zeigen“, erläutert Prof. Enrico Stoll vom IRAS.

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