MOONRISE: 3D-Druck auf den Mond bringen – Mondstaub unter Mondbedingungen geschmolzen

„Mit diesen Kugeln sind wir dem 3D-Druck auf dem Mond einen großen Schritt nähergekommen!“, erklärt Niklas Gerdes, Wissenschaftlicher Mitarbeiter des LZH. Geschmolzen wurde synthetisch hergestellter Mondstaub, das sogenannte Regolith, mit einem vom LZH entwickelten Lasersystem, sowohl bei Mond- als auch unter Mikrogravitation.

Materialproben an möglichen Landeplatz angepasst
Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des IRAS haben die Materialproben für die Versuche zusammengestellt. „Je nach Landungsort einer möglichen Mondmission unterscheidet sich die Zusammensetzung des Mondstaubs“, erklärt Prof. Dr.-Ing. Enrico Stoll vom IRAS. „Mit unseren Mischungen simulieren wir die Mondbedingungen möglichst genau. Im Anschluss werten wir die Qualität der aufgeschmolzenen Proben aus, damit das LZH den Prozess weiter verbessern kann.“

Erstes wissenschaftliches Experiment im Einstein-Elevator
Das Aufschmelzen des Regoliths war das erste wissenschaftliche Experiment im neuen Einstein-Elevator der Leibniz Universität Hannover (LUH). Um im Elevator genutzt werden zu können, wurden das Lasersystem und eine Vakuumkammer in der Gondel des Elevators an einem Experimentträger befestigt. Von dem Experimentträger aus wird das Lasersystem mit Strom versorgt und angesteuert. Die Regolith-Proben sind während der Versuche im Vakuum – wie sie es auch auf dem Mond wären. Im Flug schmilzt der Laser eine kleine Menge Regolith auf, dabei formt sich eine Kugel und erkaltet noch vor der Landung in der Versuchskammer.

Prof. Dr.-Ing. Ludger Overmeyer, LUH, beschreibt die Besonderheit des hannoverschen Forschungsgroßgeräts so: „Der Einstein-Elevator ist mit Langstator-Linearmotoren ausgestattet. Damit können wir sehr exakt beschleunigen, präzise eine vertikale Flugbahn einstellen, aber auch sicher abbremsen. So können wir nicht nur bis zu 300 Flugversuche am Tag erreichen, sondern auch unterschiedlich starke Gravitation.“ Im freien Fall wird Mikrogravitation erreicht, also Schwerelosigkeit, gebremst wird Mondgravitation erzeugt. „Dies ist bisher einzigartig und ermöglicht es erstmalig, statistische Tests in verschiedenen Gravitationsumgebungen durchzuführen,“ erklärt Prof. Dr.-Ing. Overmeyer.

Vision: Baumaterial auf dem Mond drucken
„Nächstes Ziel ist es nun, das Lasersystem auf einer Mondmission zu testen“, sagt Stefan Linke, IRAS. „Wenn mit diesem Regolith auf dem Mond aufgeschmolzen werden kann, rückt 3D-gedrucktes Baumaterial auf dem Mond näher und damit auch die Realisierung der Vision einer Mondkolonie.“

Über MOONRISE
Gefördert wird das ehrgeizige und zukunftsweisende Forschungsprojekt von der VolkswagenStiftung im Rahmen der Förderinitiative „Offen – für Außergewöhnliches“. Darin unterstützt die Stiftung außergewöhnliche und gewagte Vorhaben, für die sich keine andere Finanzierung finden lässt. Die Idee hinter dem Projekt und der momentane Fortschritt wird im MOONRISE-Film dargestellt.

Über den Einstein-Elevator
Der Einstein-Elevator am Hannover Institute of Technology (HITec) der Leibniz Universität Hannover (LUH) ist ein aktiv-geregelter Fallturm neuer Generation. Er ermöglicht Experimente in Schwerelosigkeit und anderen Schwerebedingungen wie etwa Mond- oder Marsgravitation bei einer Wiederholrate von bis zu 300 Durchführungen am Tag bei einem Dreischichtbetrieb. Die Anlage wurde im Herbst 2019 in Betrieb genommen und hat bereits erste Forschungsflüge für das MOONRISE-Projekt sowie weitere Forschungsvorhaben erfolgreich durchgeführt. Im Institut für Transport- und Automatisierungstechnik (ITA) wird in enger Kooperation mit dem Laser Zentrum Hannover e.V. an laserbasierter Additiver Fertigung unter Weltraumbedingungen gearbeitet. Der Betrieb der weltweit einzigartigen Anlage wird durch das ITA betreut. Das ITA war maßgeblich an der Entwicklung und dem Aufbau des Einstein-Elevators beteiligt. Mehr zum Einstein-Elevator unter: https://www.hitec.uni-hannover.de/de/grossgeraete/einstein-elevator/

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Institut für Raumfahrtsysteme (IRAS) der TU Braunschweig
Der Fokus der Forschung am Institut für Raumfahrtsysteme (IRAS) liegt auf der Entwicklung von Methoden, Technologien und Ansätzen zum nachhaltigen Nutzen und zur Sicherheit von Infrastruktur im Weltraum. Drei technische Arbeitsgruppen forschen dabei auf den Gebieten Explorations- und Antriebssysteme, Space Debris und Satellitentechnik.

Mit über 20.000 Studierenden und 3.700 Beschäftigten ist die Technische Universität Braunschweig die größte Technische Universität Norddeutschlands. Sie steht für strategisches und leistungsorientiertes Denken und Handeln, relevante Forschung, engagierte Lehre und den erfolgreichen Transfer von Wissen und Technologien in Wirtschaft und Gesellschaft. Forschungsschwerpunkte sind Mobilität, Infektionen und Wirkstoffe, Metrologie und Stadt der Zukunft.