Österreichische Forscher testen Pflasterstein-Produktion auf Mond

Unter der Beteiligung von österreichischen Forschern wird nun simuliert, wie mit konzentriertem Sonnenlicht der Mondregolith als vorherrschendes Oberflächenmaterial gesintert und zusammensetzbare Pflastersteine produziert werden könnten. Die Studie erschien in "Scientific Reports".

Wiener Weltraum-Architekturplattform Liquifer arbeitete an Technik für Pflasterstein-Produktion auf Mond mit

Die Experimente zur Proof-of-Concept-Studie, an der die Wiener Weltraum-Architekturplattform Liquifer um Barbara Imhof, René Waclavicek und Waltraut Hoheneder mitgearbeitet hat, fanden freilich - unter Nutzung eines von der Europäischen Weltraumagentur ESA entwickelten, feinkörnigen Simulationsmaterials für Mondstaub namens "EAC-1A" - auf der Erde statt. Die angewandte Technik könne aber prinzipiell auch einmal auf dem Mond umgesetzt werden, hieß es. "Es steht aber noch einiges an Entwicklungsarbeit an, bevor man den Ansatz auf den Mond bringen kann", sagten Imhof und Waclavicek gegenüber der APA. Auch die geringere Schwerkraft auf dem Mond müsse man noch besser einkalkulieren können.

Befestigung von Straßen und Landeplätzen macht Mond-Missionen sicherer

Der Mondregolith ist ein feines Lockermaterial. Der durch die relativ geringe Gravitation schnell herumwirbelnde Staub stellt ein großes Risiko für die Mondfahrzeuge und die Funktionstüchtigkeit der sensiblen Instrumente dar; befestigte Straßen und Raketenlandeplätze würden Missionen sicherer machen. Die Umsetzung derartiger Infrastrukturprojekte würde aber nur kosteneffizient sein, wenn Sonnenenergie als Energiequelle sowie das Material an Ort und Stelle genutzt würden.

In der aktuellen Studie ersetzte ein CO2-Laser das Sonnenlicht, mit Hilfe dessen das Material geschmolzen wurde. Durch die Beweglichkeit des Lasers konnte formgebend gesintert werden. So ließen sich die ineinandergreifenden, dreieckig anmutenden Pflastersteine einlagig in einer Größe von jeweils 250 mal 250 Millimetern - bei einer Höhe von 15 Millimetern - produzieren. Liquifer entwickelte in diesem Projekt alle Geometrien für die Pflastersteine im Austausch mit den beteiligten Materialwissenschaftern und Ingenieuren.

Test von 3D-Druck für Pflasterstein-Produktion auf Mond

"Wir haben versucht, eine Form zu finden, die gute Verschränkungseigenschaften hat, sodass sich die Steine bei einer großen Belastung durch die Fahrzeuge oder die Raketenlandung nicht verschieben", erklärte Liquifer-Geschäftsführer Waclavicek. Zudem sei ein "dicker Laserstrahl" mit einem kreisrunden Laserpunkt von bis zu 10 Zentimetern Durchmesser verwendet worden, "mit dem man in etwa so zeichnen kann wie mit einem dicken Filzstift - daher haben wir auch nur abgerundete Ecken". Eine Herausforderung beim Lasern seien etwa die thermischen Spannungen gewesen, "die sich zwischen den sehr heißen und kalten Bereichen während des Druckens bzw. Abkühlens ergeben", diese könnten zur Sprödheit und zum Springen des Materials führen. "Zum Schluss hat man aber ein sehr robustes Material", so der Experte. Zum Drucken der Komponenten wurde der Laser auf einer fahrbaren Konstruktion mittels Spiegeln umgelenkt.

"Die Idee ist, auch einmal mehrere Lagen dieser Komponenten übereinander zu drucken", so Imhof, Architektin und Co-Gründerin von Liquifer. Dabei werde wie bei einem 3D-Druck versucht, eine Lage herzustellen und nach Aufbringen einer weiteren Lage Sand die obere mit der unteren zu verbacken - "so geht man in die Höhe". Auf diese Weise könnten auch einmal mehrschichtige Ziegel, etwa als Bausteine für bewohnbare Habitate auf dem Mond gedruckt werden.

Drucker für für Pflasterstein-Produktion müsste auf Mond extremen Bedingungen standhalten

Mit Blick auf eine tatsächliche Pflaster- oder Baustein-Produktion auf dem Mond sagte Imhof: "Der auf den Mond zu transportierende Laserdrucker muss dann so gebaut sein, dass er den dortigen extremen Umweltbedingungen standhält, also dem Vakuum wie auch den extremen Temperaturschwankungen von minus 250 bis plus 150 Grad Celsius - je nach Sonnen- oder Schattenplatz." Auch brauche es wartungsarme automatisierte Systeme, die in der Lage sind, die Produktion selbstständig zu steuern. "Man muss zudem wissen, wo der richtige Sand als Material zu finden ist, und die Pflastersteine sowie auch die Ziegel müssten dann auch über eine große Schar an Robotern verlegt werden", erläuterte die Architektin.

Der vielleicht künftig auf dem Mond operierende 3D-Drucker würde im Idealfall das Sonnenlicht verwenden. "Es wird angedacht, eine permanente Basis am Südpol des Mondes zu errichten, wo es auch immerwährendes Sonnenlicht gibt", so die Experten. Über eine mobile Fresnel-Linse könne dann das Licht gebündelt an den Drucker weitergegeben werden, lautet ein Zukunftsszenario: "Man könnte dann mit zwei Dingen, die am Mond im Überfluss bestehen, die Bausteine drucken: dem durch die fehlende Atmosphäre noch viel intensiveren Sonnenlicht und dem Mondsand."

(APA/Red)