Den Mond gibt es jetzt auch auf der Erde – für das Training von Astronautinnen und Astronauten, die Entwicklung von Technologien bis hin zur Vorbereitung von Langzeit-Missionen: Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und die Europäische Weltraumorganisation ESA haben gemeinsam die Forschungsanlage LUNA errichtet. In der LUNA-Halle befinden sich unter anderem eine 700 Quadratmeter große simulierte Mondoberfläche. Sie ist gefüllt mit "Mondstaub", der dem echten Regolith täuschend ähnlich ist. Steine und Felsen sind der Mondgeologie nachempfunden und ein Sonnensimulator erzeugt Lichtverhältnisse wie auf dem Mond. Die LUNA-Halle ist am 25. September 2024 offiziell eröffnet worden.

"Durch Forschung an Technologien und Innovation für die Raumfahrt wird LUNA helfen, uns auf Aktivitäten auf der Mondoberfläche optimal vorzubereiten. Dabei geht es ebenso um Robotik, wie auch um künstliche Intelligenz, um lokale Ressourcennutzung und ressourcenschonende Kreisläufe bis hin zu regenerativen Energiesystemen. LUNA bietet eine einmalige Vielfalt von Komponenten für die wissenschaftlichen Forschung und technologische Entwicklungen unter einem Dach. LUNA wird als 'Mond auf Erden' nachhaltig Mondaktivitäten aus Deutschland heraus unterstützen", sagt Prof. Dr.-Ing. Anke Kaysser-Pyzalla, Vorstandsvorsitzende des DLR.

ESA-Generaldirektor Josef Aschbacher ergänzt: "Die Eröffnung von LUNA ist ein bedeutender Meilenstein in den Bemühungen Europas um die Erforschung des Weltraums. Diese einzigartige Anlage mit ihrer Fähigkeit, Mondbedingungen nachzubilden, bringt unser Verständnis des Mondes voran und bereitet uns auf zukünftige Missionen vor. Wir sind stolz darauf, dieses Projekt zu leiten, das Europa eine Spitzenposition bei der Erforschung des Mondes und darüber hinaus sichert und gleichzeitig die internationale Zusammenarbeit in der Weltraumforschung fördert."

LUNA bietet viele Möglichkeiten: Der Großteil des Bodens ist mit einer 60 Zentimeter dicken Regolith-Schicht bedeckt. Ein um drei Meter abgesenkter Bereich, der sogar eingefroren werden kann, erlaubt etwa das Testen von Bohrtechniken. Auf einer verstellbaren Rampe können künftig Versuche mit einer schrägen Ebene durchgeführt werden. Das ist wichtig, um festzustellen, ob sich Astronautinnen und Astronauten oder Rover sicher auf geneigtem Untergrund bewegen können. Das "Gravity Offloading System" wird demnächst die Schwerkraft des Monds nachbilden: Dazu werden in den nächsten Monaten an der Decke Laufwagen und Seilsysteme installiert, sodass sich Astronautinnen und Astronauten oder Rover wie auf dem Mond mit einem Sechstel ihres eigenen Gewichts bewegen.

Im Regolith sind einige Artefakte vergraben, zum Beispiel Plexiglas-Elemente oder ein Lava-Tunnel. Die Plexiglas-Elemente simulieren unter der Mondoberfläche verborgenes Wassereis, das mit Radarexperimenten erkundet werden kann. Lava-Tunnel sind geologisch und als mögliche Standorte für Mondstationen hochinteressant. In der LUNA-Anlage kann ihre Vermessung von der Oberfläche mit verschiedensten geophysikalischen Methoden getestet werden. Zur LUNA-Halle gehört außerdem eine Staubkammer, in der Schutzmaßnahmen gegen den Mondstaub erforscht werden. Der feine und scharfkantige Regolith kann sich etwa an technischen Geräten festsetzen und Probleme verursachen. Der Sonnensimulator ist dazu geeignet, die langen, scharfen, dunklen Schatten in den Polarregionen des Monds nachzubilden. Dessen Südpol ist besonders interessant, weil in den immer schattigen Kratern Wassereis vermutet wird.

Die LUNA-Anlage wird darüber hinaus mit den Datennetzwerken des Deutschen Raumfahrtkontrollzentrums (GSOC) in Oberpfaffenhofen verbunden, an die auch das DLR Microgravity User Support Center (MUSC) und das Europäische Astronautenzentrum angeschlossen sind. Nachdem am GSOC zukünftig mit dem Human Exploration Control Center auch das Europäische Kontrollzentrum für die zukünftigen Artemis-Mondmissionen verortet sein wird, ergibt sich hier ein einmaliges Ökosystem für Mondmissionen. Der volle Betriebsstatus der LUNA-Halle soll bis zum Jahr 2026 erreicht werden. "LUNA unterstützt die Erforschung des Monds, indem es Astronautinnen und Astronauten sowie Forschenden eine realistische Einsatzumgebung bietet, in der sie trainieren, Ausrüstung testen und Missionsverfahren verfeinern können. Dies hilft sicherzustellen, dass Technologien und Strategien vor ihrem Einsatz auf dem Mond schon intensiv geprüft und optimiert sind", sagt Dr. Thomas Uhlig, DLR-Projektleiter LUNA.

Das Regolith-Simulat in der Halle wurde aus Basalt hergestellt. Es stammt aus einem Steinbruch im Rhein-Sieg-Kreis in Nordrhein-Westfalen. Die Mischung ist in ihren chemischen, physikalischen und geotechnischen Eigenschaften dem Regolith sehr ähnlich, den die Apollo-Astronauten von den Mare-Gebieten auf die Erde gebracht haben. Wer zum Mond schaut, erkennt diese Gebiete als dunklere Bereiche auf der Mondoberfläche. In der LUNA-Halle befinden sich aktuell etwa 750 Tonnen Regolith-Simulat. Sobald die letzten Bauarbeiten an Rampe und Staubkammer abgeschlossen sind, werden es 900 Tonnen sein. Der "Mondstaub" ist über Wochen in großen Säcken angeliefert und in der Halle verteilt worden.

Die LUNA-Infrastruktur unterstützt auch Mondmissionen, die über längere Zeiträume geplant werden: An der Halle steht künftig das FlexHab, ein Wohn- und Aufenthaltsbereich für astronautische Trainingsmissionen. Zusätzlich wird das EDEN-LUNA-Gewächshaus nach Köln gebracht. Im EDEN-ISS-Projekt versorgte das Gewächshaus in einem Testbetrieb in den Jahren 2018 bis 2022 Mitarbeitende der Neumayer-Station III in der Antarktis mit frischer Nahrung. Im kommenden Jahr und nach einem Umbau soll das Gewächshaus unter dem Namen EDEN-LUNA neben der LUNA-Halle in Köln stehen.

Die Idee einer Mond-Anlage basiert auf einer Studie, die 2013 begonnen wurde. Im Laufe der Jahre entwickelte sich das Konzept zu einer sehr anspruchsvollen und vielseitigen Anlage. Im Jahr 2022 hat das Land Nordrhein-Westfalen eine Förderung von 25 Millionen Euro zugesagt. Die Bauarbeiten begannen im darauffolgenden Jahr. Die ESA finanziert den Bau der Halle, während das DLR mit Unterstützung des NRW-Ministeriums für Wirtschaft, Industrie, Klimaschutz und Energie die technische Ausstattung der Halle und des integrierten Mondtechnologiezentrums übernimmt. Hier sind ein Großteil der Infrastruktur sowie Vorbereitungsräume, Labore und Besucherräume untergebracht.

Es ist geplant, dass die LUNA-Einrichtung nationalen und internationalen Forschungseinrichtungen, Raumfahrtagenturen, Universitäten und Studierendengruppen, Industrieunternehmen und Start-ups für die Durchführung von Experimenten und Testkampagnen zur Verfügung steht. Die LUNA-Anlage befindet sich auf dem DLR-Gelände in Köln in direkter Nachbarschaft zum Europäischen Astronautenzentrum (EAC), dem :envihab des DLR-Instituts für Luft- und Raumfahrtmedizin, dem DLR-Institut für Materialphysik im Weltraum und dem MUSC.

Die bestehende Raumfahrt-Infrastruktur und das Fachwissen der ESA- und DLR-Einrichtungen in der Region fließen in die Aktivitäten der LUNA-Anlage ein. Darüber hinaus ist LUNA über das GSOC mit Raumfahrt-Kontrollzentren auf der ganzen Welt verbunden. Vom DLR sind außerdem die Institute für Planetenforschung, Future Fuels, Werkstoffforschung, Robotik und Mechatronik, Raumfahrtsysteme sowie Raumflugbetrieb und Astronautentraining eingebunden. Die Deutsche Raumfahrtagentur im DLR ist an LUNA über den Beitrag am ESA-Explorationsrahmenprogramm beteiligt.