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3D-gedruckte Infrastruktur auf dem Mond
Redaktion
/ Pressemitteilung der Technischen Universität Berlin und des Laserzentrums
Hannover e. V.
astronews.com
22. Juni 2022
Nach erfolgreichen Tests auf der Erde will ein Team aus
Hannover und Berlin die Grundlagen für den 3D-Druck aus Mondregolith nun auch
direkt auf dem Erdtrabanten testen. Der Start einer entsprechenden Mission ist
für das Jahr 2024 geplant. Fernziel des Projektes ist es, den Bau von
Infrastruktur auf dem Mond im 3D-Druck möglich zu machen - mit vor Ort
vorhandenem Material.
Das Aufschmelzen von Mondstaub mit einem
Laser soll nun auch auf dem Mond getestet werden.
Bild: Laserzentrum Hannover e. V. [Großansicht] |
Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Laser Zentrums Hannover e. V.
(LZH) und der Technischen Universität (TU) Berlin planen einen Flug zum Mond, um
dort mit Laserstrahlung Mondstaub aufzuschmelzen. Im Projekt MOONRISE möchte das
Forschungsteam der Frage nachgehen, wie wir zukünftig mit dem Laser Landeplätze,
Straßen oder Gebäude aus Mondstaub fertigen können. Dazu wollen die Forschenden
ein Lasersystem zur Mondoberfläche bringen, das den dort überall vorhandenen
Gesteinsstaub schmilzt. Künstliche Intelligenz soll den Laserprozess dabei
unterstützen. Ziel ist es zu zeigen, dass Laserschmelzen auf dem Mond
funktioniert – und perspektivisch zur Herstellung von 3D-gedruckter
Infrastruktur für eine Mondbasis genutzt werden kann.
Sowohl aus wissenschaftlicher wie auch aus wirtschaftlicher Sicht ist unser
Erdtrabant ein begehrtes Ziel. So wollen nicht nur Milliardäre ihre gut
zahlenden Gäste um den Mond fliegen, auch die europäische Weltraumorganisation
ESA stellte vor einigen Jahren Konzepte für ein "Moon Village" vor. Denn die
erdabgewandte Seite des Mondes würde sich für leistungsstarke
Weltraumteleskope eignen, außerdem machen die geringere Schwerkraft und das
Fehlen einer Atmosphäre den Mond zu einer idealen Zwischenstation für den Aufbau
von Missionen zu weiter entfernt liegenden Zielen im Weltraum.
Wie aber sollen Startrampen, Landeplätze und Gebäude auf der Mondoberfläche
entstehen? "Mit Kosten von bis zu einer Million Dollar pro Kilogramm wäre ein
vollständiger Transport des Materials von der Erde auf den Mond extrem
kostspielig", erklärt Jörg Neumann, Projektleiter von MOONRISE am LZH.
Pulverisiertes Mondgestein, auch Regolith genannt, ist auf dem Mond dagegen
massenhaft vorhanden und könnte als Rohmaterial zum 3D-Druck verwendet werden.
Das Nutzen und Verarbeiten von vor Ort vorhandenen Materialien wird in der
Raumfahrt auch als In-Situ Resource Utilization (ISRU) bezeichnet – und könnte
ein entscheidender Faktor sein, die Erkundung des Mondes und des Weltraums
voranzubringen.
Die Technologie wurde auf der Erde schon demonstriert Die Grundlagen für das
Vorhaben sind bereits gelegt. In dem von der VolkswagenStiftung geförderten
Vorgängerprojekt hat das Forscherteam einen kompakten, robusten Laser entwickelt
und im Labor erfolgreich am Roboterarm eines Mond-Rovers getestet. Außerdem
gelang es den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern, Regolith im
Einstein-Elevator des Hannover Institute of Technology (HiTEC) der Leibniz
Universität Hannover unter Mondgravitation aufzuschmelzen. Jetzt geht es darum,
den Laser fit für den Mondflug zu machen. Das Team am LZH und der TU Berlin
wollen ein Flugmodell des Lasers entwickeln, das für den Einsatz im Weltraum
qualifiziert ist.
Unterstützung erhält der Laser von künstlicher Intelligenz (KI). Eine Kamera
wird auf dem Mond Fotos machen, die dann von den Forschenden auf der Erde
mithilfe eines intelligenten Bildverarbeitungssystems ausgewertet werden. Das
System soll bei der Analyse des mit dem Laser aufgeschmolzenen Mondstaubs helfen
und dem Team auf der Erde so eine KI-basierte Prozess- und Qualitätskontrolle
ermöglichen.
Die große Herausforderung dabei: Die KI muss für den Mondeinsatz schon im
Vorfeld trainiert werden. An der TU Berlin wird dazu ein Labor entstehen, in dem
das Regolith unter Beleuchtungsverhältnissen fotografiert wird, die denen auf
dem Mond nachempfunden sind. So wird ein entsprechender Pool an Bildern
angelegt, mit denen die KI lernen kann. "Zudem wurde über die letzten Jahre ein
Regolithbaukasten entwickelt, der es ermöglicht, die verschiedenen möglichen
Landestellen von den Eigenschaften her präzise nachzustellen. Dieser wird im
Projekt dann an die finale Landestelle auf dem Mond angepasst, sodass im Labor
der Laser und die KI auf die reale Mondmission hin ausgerichtet werden können",
erklärt Benedict Grefen von der Arbeitsgruppe "Exploration und Antriebe" im
Fachgebiet Raumfahrttechnik der TU Berlin. Das auf diese Weise entstandene
"Oberflächenanalogmodell2 wird dann auch während der Mission die Entscheidungen
unterstützen.
Das Projekt MOONRISE-FM hat eine Laufzeit von drei Jahren und wird vom
Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz mit 4,75 Millionen Euro
gefördert. Projektträger ist das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.
Der Start der Mission ist für das Jahr 2024 geplant.
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