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Mittwoch, 17. Januar 2018

Bauen im All

Häuser backen auf Himmelskörpern

Von Patrick Schroeder | 12. Oktober 2017 | Ausgabe 41

Schon 2030 könnten sich Siedler auf dem Mond niederlassen, theoretisch. 3-D-Drucker könnten Ziegel aus Staub und Sonnenenergie erstellen.

BU Mondbasis
Foto: ESA/Foster + Partners

Mondhaus? Foster+Partners-Architekten und ESA-Forscher erwägen eine Kapsel, die sich einseitig öffnet und einen Luftsack freigibt. Roboter sollen die aufgeblasene Struktur dann mit gesintertem Mondstaub abdecken.

Russland und die USA bauen gerade eine Raumstation. Sie soll u. a. Basis für Mondlandungen sein. Die ersten Module für „Deep Space Gateway“ werden zwischen 2024 und 2026 ins All starten. Damit rückt die Mondbesiedlung einen Schritt näher. Schon 2030 könnten Pioniere ihr Lager aufschlagen, sagt Bernard Foing, Chef-Wissenschaftler der Europäischen Weltraumorganisation ESA. Doch wo werden die Wissenschaftler, Techniker und Ingenieure wohnen? Das nächste Hotel ist 380 000 km entfernt.

Ziegel für ein Monddorf mit Raketen ins All zu schießen ist unwirtschaftlich. Es kostet 100 000 €, um 1 kg Nutzlast zum Mond zu transportieren. Die Alternative: Ressourcen vor Ort verarbeiten. „Wir wollen nutzen, was wir auf dem Mond vorfinden: Regolith als Rohstoff. Außerdem die Sonne als Energiequelle“, sagt Physiker Matthias Sperl vom Kölner Institut für Materialphysik im Weltraum, das zum Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) gehört. Sperl will Sonnenstrahlen nutzen, um Mondstaub zu Ziegeln zu verbacken. Seit 2015 arbeitet er an einem Mondrover, der gleichzeitig 3-D-Drucker ist. Das Gefährt breitet eine hauchdünne Schicht Mondregolith auf einer Bauplattform aus. Dann bündelt der Drucker Sonnenstrahlen mit einer Linse zu einem Energiestrahl und lenkt ihn auf das Pulver. Bei 1100 °C verbacken die körnigen Bestandteile zu einer festen Schicht. Darauf breitet der 3-D-Drucker eine weitere Schicht aus und das Sintern beginnt erneut. Schicht für Schicht entsteht ein Ziegel.

Konstruiert nach dem Lego-Prinzip, könnten die Astronauten mit den Ziegeln ihr Haus bauen. „Wenn die Ziegel clever designed sind, könnte man sie ohne Mörtel oder Beton zusammenstecken – wie beim Bauen mit Legosteinen“, sagt der deutsche Materialwissenschaftler und Astronaut Matthias Maurer. „Wir könnten uns eine Schutzhülle drucken, die uns vor Mikrometeoriten und Weltraumstrahlung schützt.“

Die große Herausforderung: Die Wände von Behausungen auf dem Mond müssten rund 1,5 m dick sein, um verlässlich Schutz zu bieten. Zwar haben die Kölner Forscher in einem Sonnenofen auf der Erde schon Steine aus Vulkanstaub gesintert, der fast identische Eigenschaften hat wie Mondregolith. Doch die Ziegel sind zu bröckelig, um Einschlägen standzuhalten. Warum? Weil die Bestandteile des Materials unterschiedlich groß sind und verschiedene Schmelztemperaturen haben. „Noch würde ich in einem Mondhaus aus unseren Bauziegeln nicht wohnen wollen, aber in fünf bis zehn Jahren, wenn all unsere Erfahrungen umgesetzt sind, durchaus“, so Sperl. Dann sollen die Ziegel aus Mondregolith so stabil sein wie Beton.

Auch die US-Raumfahrtbehörde Nasa arbeitet an 3-D-Drucktechniken für Weltraummissionen. Sie hat 2015 einen Wettbewerb ausgeschrieben, dotiert mit 2,25 Mio. $ Preisgeld. Ingenieure weltweit sind angehalten, Lösungen zu finden, wie 3-D-Drucker auf dem Mars mit vorhandenen Ressourcen Unterkünfte drucken können. Zu den Hoffnungsträgern des mehrstufigen Wettbewerbs, der immer noch andauert, zählt das südkoreanische Team MoonX. Die Ingenieure setzen auf Kunststoff als Druckmaterial, das Siedler auf dem Mars aus Kohlendioxid aus der Atmosphäre und Wasserstoff – gewonnen aus Wasser im Boden – herstellen könnten.  

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