Lassen sich aus Mondstaub Gebäude errichten? Ein Forschungsteam will es mit einem Flug zum Erdtrabanten herausfinden.

Bild: LZH

Grundlage für zukünftige Infrastrukturen Mondstaub für den 3D-Druck verwenden?

21.06.2022

Mit einem Flug zum Mond wollen Wissenschaftler aus Hannover und Berlin herausfinden, ob Mondstaub für die Konstruktion von 3D-gedruckten Objekten genutzt werden kann. Ein Lasersystem soll auf der Mondoberfläche den dort vorhandenen Gesteinsstaub schmelzen. Unterstützt wird es von Künstlicher Intelligenz.

Das Laser Zentrum Hannover (LZH) und die Technische Universität Berlin planen einen Flug zum Mond, um dort mit Laserstrahlung Mondstaub aufzuschmelzen. Im Projekt „Moonrise“ soll gezeigt werden, dass Laserschmelzen auf dem Mond funktioniert. Perspektivisch ließen sich dann Landeplätze, Straßen oder Gebäude aus Mondstaub für eine Mondbasis fertigen.

Der Mond ist sowohl aus wissenschaftlicher als auch aus wirtschaftlicher Sicht ein begehrtes Ziel. Die europäische Weltraumorganisation ESA hat etwa Pläne für ein „Moon Village“: Die stets dunkle Rückseite des Mondes würde sich für leistungsstarke Weltraumteleskope eignen. Außerdem machen ihn die geringere Schwerkraft und das Fehlen einer Atmosphäre 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“, sagt Jörg Neumann, Projektleiter von „Moonrise“ am LZH.

Häuser aus Mondstaub

Pulverisiertes Mondgestein, auch Regolith genannt, ist auf dem Mond 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, um die Exploration des Mondes und des Weltraums voranzubringen.

Die Grundlagen für das Vorhaben sind bereits gelegt. In dem von der VolkswagenStiftung geförderten Vorgängerprojekt hat das Forscherteam einen kompakten Laser entwickelt und im Labor erfolgreich am Roboterarm eines Mond-Rovers getestet. Außerdem gelang es den 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. Die Forscher vom LZH und der TU Berlin wollen hierzu ein Flugmodell des Lasers entwickeln, das für den Einsatz im Weltraum qualifiziert ist.

Mondlandschaft in Berlin

Unterstützung erhält der Laser von Künstlicher Intelligenz. Eine Kamera soll auf dem Mond Fotos machen, die dann vom Forschungsteam auf der Erde mittels eines intelligenten Bildverarbeitungssystems ausgewertet werden. Das System hilft so bei der Analyse des aufgeschmolzenen Mondstaubs und ermöglicht eine KI-basierte Prozess- und Qualitätskontrolle.

Die große Herausforderung dabei: Die KI muss für den Mondeinsatz im Vorfeld trainiert werden. An der TU Berlin entsteht dazu ein Labor, 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 Regolith-Baukasten entwickelt, der es ermöglicht, die verschiedenen möglichen Landestellen von den Eigenschaften her präzise nachzustellen“, sagt Benedict Grefen von der Arbeitsgruppe „Exploration und Antriebe“ an der TU Berlin. Dieser Baukasten werde im Projekt an die finale Landestelle auf dem Mond angepasst, sodass im Labor der Laser und die KI auf die reale Mondmission hin ausgerichtet werden können. Das auf diese Weise entstandene „Oberflächenanalogmodell“ kann dann auch während der Mission die Entscheidungen unterstützen.

Abflug 2024

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. Der Start der Mission ist für das Jahr 2024 geplant.

Bildergalerie

  • Am Roboterarm des Mond-Rovers Mira3D hat der „Moonrise“-Laser bereits ganze Bahnen aus künstlichem Regolith aufgeschmolzen.

    Bild: LZH

  • Beim Aufschmelzvorgang wird das Lasersystem von Künstlicher Intelligenz unterstützt.

    Bild: LZH

  • Die TU Berlin hat ein Baukastensystem entwickelt, mit dem mittels irdischer Gesteine unterschiedliche Zusammensetzungen von Regolith nachgestellt werden können.

    Bild: Susanne Baumann

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