28 Dez Straßen auf dem Mond: Pflastersteine aus dem 3-D-Drucker
Mondstaub stellt, wenn er aufgewirbelt wird, eine erhebliche Herausforderung für Mondmissionen dar: Aufgrund der geringen Schwerkraft auf dem Erdtrabanten neigt er dazu, lange zu schweben und kann so Maschinen, Geräte und Ausrüstungen beschädigen. Dauerhafte Mondbasen sind daher auf feste Infrastrukturen, Straßen und Landeplätze angewiesen, um das Staubproblem zu minimieren. Allerdings wäre es äußerst aufwendig und damit extrem kostspielig, hierfür Baumaterial von der Erde zum Mond zu transportieren. Viel vorteilhafter wäre es, den feinen Staub vor Ort zu nutzen. Mithilfe innovativer 3-D-Drucktechnologie und Mondstaub könnte die Errichtung von Straßen und Landeplätzen auf dem Mond in greifbare Nähe rücken.
Baumaterial Mondstaub
Im Rahmen einer Gemeinschaftsstudie der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), der Technischen Universität Clausthal und der Hochschule Aalen experimentierten Forschende mit Laserstrahlen unterschiedlicher Stärke und Größe (bis 100 mm Durchmesser und 12 kW Leistung), um Mondstaub in ein robustes Baumaterial zu verwandeln. Dafür verwendeten sie ein feinkörniges Material (EAC-1A), das von der European Space Agency (ESA) offiziell als Äquivalent für Mondstaub deklariert wird.
Die großen Brennflecken des Lasers beim Schmelzen des Materials zu festen, flächendeckenden Strukturen hohe Geschwindigkeiten erreichen, was für den Bau von Straßen und Landeplätzen essenziell wäre, erklären die Forschenden. Bei den Versuchen stellte sich jedoch heraus, dass bei einem Überlappen der Laserstrahlen die hohe Energiedichte zu hohen Temperaturunterschieden und Spannungen im Material und folglich zu Rissen führt. Aus diesem Grund entwickelte das interdisziplinär zusammengesetzte Team dreieckige, geometrische Formen mit einer Öffnung in der Mitte, bei denen sich die Laserspuren beim Druck nicht überlappen. Das Ergebnis sind Pflasterstein-ähnliche solide Oberflächen, die laut den Forschenden perfekt ineinandergreifen.
Sonnenlicht statt Laser
Auf dem Mond könnte der Laser, der mit über einer Tonne Gewicht zu schwer für einen Transport zum Mond wäre, durch eine hochbrechende Linse von mehreren Quadratmetern ersetzt werden. Sie könnte das Sonnenlicht so bündeln, dass es die Intensität des Lasers ersetzt. Ein solche Fresnel-Linse auf Folienbasis könne weniger als zehn Kilogramm wiegen und ließe sich somit leicht zum Mond transportieren, erklärt das Team.
Das Projekt wird von der ESA im Rahmen des Discovery-Programms finanziert. Weitere Versuche mit der ESA und dem Deutschen Luft- und Raumfahrtzentrum (DLR) sind geplant.
Originalpublikation:
[Ginés-Palomares, JC., Fateri, M., Kalhöfer, E. et al., Laser melting manufacturing of large elements of lunar regolith simulant for paving on the Moon, Sci Rep 13, 15593 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-42008-1]
Kompetenzzentrum Additive Fertigung AM@BAM
Informationen zum Projekt PAVER (Experiment mit Mondregolith-Simulant)
Quelle und Bild: www.bam.de
