Forschungsprojekt Moonrise

3D-Druck mit geschmolzenem Mondstaub

Wissenschaftler des Laser Zentrums Hannover (LZH) und der Technischen Universität (TU) Berlin planen einen Flug zum Mond, um dort mit Laserstrahlung Mondstaub aufzuschmelzen. Das Verfahren soll zur Herstellung 3D-gedruckter Infrastrukturen auf dem Erdtrabanten dienen.

Bild: Laser Zentrums Hannover e.V. (LZH)

Im Projekt Moonrise möchte ein gemeinschaftliches Forschungsteam des Laser Zentrums Hannover und der TU Berlin der Frage nachgehen, wie zukünftig mit dem Laser Landeplätze, Straßen oder Gebäude aus Mondstaub gefertigt werden können. Dazu will das Team ein Lasersystem zur Mondoberfläche bringen, das den dort 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.

Hohe Transportkosten

Beispielsweise hat die europäische Weltraumorganisation ESA Pläne für ein ’Moon Village’. Der Mond eignet sich durch die geringere Schwerkraft und das Fehlen einer Atmosphäre etwa als einer Zwischenstation für den Aufbau von Weltraum-Missionen. Dafür müssen dort jedoch Gebäude 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 Projektleiter Jörg Neumann.

Pulverisiertes Mondgestein (Regolith) ist auf dem Mond dagegen in großen Mengen verfügbar 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.

Die Grundlagen dafür sind bereits gelegt. So wurde in einem Vorgängerprojekt ein Laser entwickelt und getestet. Außerdem gelang es, Regolith im Einstein-Elevator des ’Hannover Institute of Technology’ (HiTEC) der Leibniz Universität Hannover unter Mondgravitation aufzuschmelzen. Im neuen Projekt geht es nun darum , den Laser fit für den Mondflug zu machen. Das Projektteam will ein Flugmodell des Lasers entwickeln, das für den Einsatz im Weltraum qualifiziert ist.

Unterstützung durch KI

KI soll den Laser unterstützen. Eine Kamera wird auf dem Mond Fotos machen, die dann vom Forschungsteam auf der Erde mithilfe eines Bildverarbeitungssystems ausgewertet werden. Das System soll bei der Analyse des mit dem Laser aufgeschmolzenen Mondstaubs helfen und eine KI-basierte Prozess- und Qualitätskontrolle ermöglichen.

Da die KI für den Mondeinsatz schon im Vorfeld trainiert werden muss, soll an der TU Berlin 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. Der Start der Mission ist für das Jahr 2024 geplant.

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