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MOONRISE-FM
3D-gedruckte Infrastruktur auf dem Mond
Redaktion / Pressemitteilung der Technischen Universität Berlin und des Laserzentrums Hannover e. V.
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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.

MOONRISE

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.

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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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siehe auch
MOONRISE: Grundlage für 3D-Druck auf dem Mond gelegt - 7. Januar 2021
Moonrise: Auf dem Weg zum 3D-Druck aus Mondstaub - 3. Juli 2020
Einstein-Elevator: Neues Fallturm-Konzept erfolgreich getestet - 28. November 2019
MOONRISE: Ein 3D-Drucker für den Mond - 3. Juni 2019
Links im WWW
Laser Zentrum Hannover e.V.
Technische Universität Berlin
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