Projekt Moonrise So kommt 3D-Druck auf den Mond

Die Moonrise-Technologie im Einsatz auf dem Mond. Links die Mondlandefähre Alina, rechts der Rover mit der Moonrise-Technologie – mit angeschaltetem Laser beim Aufschmelzen von Mondstaub.

Im Projekt Moonrise wollen das Laser Zentrum Hannover (LZH) und das Institut für Raumfahrtsysteme (IRAS) der TU Braunschweig mittels Laser Mondstaub schmelzen, um ihn als Baumaterial nutzbar zu machen.

Internationale Raumfahrtorganisationen und Firmen planen nicht nur die weitere Erkundung, sondern auch die Besiedlung des Weltraums. Der Mond ist dabei als Forschungsstation und Ausgangsbasis für weitere Expeditionen von großer Bedeutung. Doch die Kosten für Flüge und Transporte zum Mond sind enorm – ein Kilogramm Nutzlast kostet gut 700.000 Euro. Daher müssten Infrastruktur, Bauteile und Geräte etc. bestenfalls direkt auf dem Erdtrabanten hergestellt werden.

Hier setzt die Moonrise-Technologie an: „Wir wollen ein Lasersystem auf den Mond bringen, das dort Mondstaub, das sogenannte Regolith, aufschmelzen soll. Damit würden wir den ersten Schritt gehen, um die Additive Fertigung, also den 3D-Druck, auf den Mond zu bringen.“, erklärt Niklas Gerdes vom LZH. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler von Iras und LZH wollen so den Nachweis erbringen: Ein Lasersystem, das nicht mehr als drei Kilogramm wiegt und das Volumen einer großen Saftpackung hat, kann lokal auf dem Mond vorhandene Rohstoffe zielgerichtet aufschmelzen und später in vielseitige Strukturen umwandeln.

Die Möglichkeit, mit der ersten Mondmission des Berliner New-Space Unternehmens PTScientists ihre MOONRISE-Technologie im Jahr 2021 auf den Mond zu fliegen, bietet den niedersächsischen Forscherinnen und Forschern die einmalige Gelegenheit des Tests ihrer zukunftsweisenden Technologie unter realen Bedingungen.

Vision: Komplette Infrastruktur aus Mondstaub

Konkret wollen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Braunschweig und Hannover Regolith auf der Mondoberfläche kontrolliert - mithilfe ihres Lasersystems - aufschmelzen. Nach dem Abkühlen liegt ein fester Körper vor, der beispielsweise geeignet wäre, als Baumaterial für das „Moon Village“, die Vision des globalen Dorfes auf dem Mond als Außenposten im All, zu dienen.

Das gezielte Aufschmelzen in vordefinierte Strukturen wird mit hochauflösenden Kameras überwacht und dokumentiert. Die Erkenntnisse aus den Versuchen werden grundlegenden Einfluss auf explorative Missionen generell haben. Denn gelingt das Experiment auf dem Mond, ließe sich das Moonrise-Verfahren auf die Erzeugung größerer Strukturen hochskalieren. Somit könnten auf lange Sicht ganze Infrastrukturen wie Fundamente, Wege und Landeflächen durch die Moonrise-Fertigungstechnologie erbaut werden.

Entwicklung des Lasersystems in entscheidender Phase

Das Projekt Moonrise  läuft seit etwa 11 Monaten. Die Ergebnisse der bisherigen Tests sind vielversprechend: Der Laboraufbau ist angepasst, geeignete, gängige Laserhardware identifiziert und getestet, die Optiken ausgelegt und erprobt. Das Material, das die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler für die Tests produzieren und verwenden, wird dem Regolith auf dem Mond immer ähnlicher. Aktuell arbeiten sie daran, den Laser an den Laderaum des Mondfahrzeuges, den sogenannten Rover, anzupassen. Der Laser wird in einen Tunnel an der Unterseite des Rovers integriert. Nach den Anpassungen wird das gesamte System auf seine Weltraumtauglichkeit getestet: denn auf dem Weg zum Mond muss das Lasersystem Erschütterungen und massiven Temperaturunterschieden widerstehen.

Stefan Linke vom IRAS erläutert: „Der von uns geplante direkte Nachweis, dass die Verarbeitung des Mond-Regoliths mit bereits verfügbaren Hardwarekomponenten möglich ist, wird entscheidend für die Planung zukünftiger Missionen sein.  Größere und nachhaltige Projekte auf der Oberfläche unseres kosmischen Nachbarn werden so ermöglicht.“