3D-Printer im All: ESA will künftige Mondbasis ausdrucken
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3D-Printer im AllESA will künftige Mondbasis ausdrucken

Noch liegt eine Besiedelung des Mondes in weiter Zukunft. Doch die europäische Raumfahrtbehörde macht sich jetzt schon Gedanken, wie eine Basis kostengünstig gebaut werden könnte.

von
jcg

Auf den Missionen des Apollo-Programms mussten die Astronauten alles, was sie brauchten, selber auf den Mond mitbringen. Für die damaligen Kurzaufenthalte mag die Kapazität eines einzigen Raumschiffs ausgereicht haben. Was aber, wenn Menschen künftig für längere Zeit auf dem Erdtrabanten leben und arbeiten werden?

Sämtliches Baumaterial von der Erde heranzuschaffen, ist wegen des enormen Energieverschleisses für das Verlassen der Atmosphäre zu teuer. Die Alternative ist die Verwendung der auf dem Mond vorkommenden Ressourcen. Um diese vor Ort effizient verarbeiten zu können, hat die europäische Raumfahrtbehörde ESA zusammen mit privaten Partnern einen 3D-Drucker entwickelt.

«Mit 3D-Druckverfahren werden auf der Erde schon komplexe Gebäudestrukturen erzeugt», sagte Laurent Pambaguian, Projektleiter der ESA. «Unser Unternehmenskonsortium hat untersucht, ob diese Technik in ähnlicher Weise für den Bau eines Mondhabitats genutzt werden könnte.»

Kuppelbauten

Die äussere Form der druckbaren Mondgebäude entwickelte das Londoner Architekturbüro von Norman Foster. Es schlägt kuppelförmige Bauten vor, die mit einer zellenförmig strukturierten Wand die Bewohner vor Mikrometeoriten und Weltraumstrahlung schützen sollen. Im Innern der Kuppel soll ein aufblasbarer Druckkörper den Lebensraum für die Astronauten bilden.

Der 3D-Drucker ist eine Entwicklung des britischen Spezialisten Monolite. Die Firma setzt ihre Drucker gewöhnlich für Skulpturen ein und arbeitet an künstlichen Korallenriffen, die Strände vor starker Brandung schützen. Für die ESA hat ihr Drucker einen 1,5 Tonnen schweren Baustein aus simuliertem Mondmaterial erzeugt. Die mobilen Druckdüsen haben zu diesem Zweck Bindemittel auf ein sandartiges Baumaterial gesprüht, womit der Baustein – wie bei 3D-Druckern üblich – Schicht um Schicht in die Höhe wuchs.

Als «Papier» dient dabei mit Magnesiumoxid vermischtes Mondmaterial, auch Regolith genannt, als «Tinte» ein strukturgebendes Salz, welches das Material in einen steinartigen Festkörper verwandelt. «Unser gegenwärtiger Drucker baut durchschnittlich etwa 2 Meter pro Stunde», erklärte Monolite-Gründer Enrico Dini. «Unser Modell der nächsten Generation sollte jedoch 3,5 Meter pro Stunde schaffen, womit innerhalb einer Woche ein komplettes Gebäude fertiggestellt werden könnte.»

Vakuum kein Hindernis

Dem Problem, dass sich Flüssigkeiten im Vakuum in alle Himmelsrichtungen verflüchtigen, hat sich ein italienisches Unternehmen angenommen und eine Lösung gefunden. «Wir haben die Düse des 3D-Druckers unter der Regolithschicht eingefügt. Wir haben herausgefunden, dass kleine, 2 mm grosse Tröpfchen von den Kapillarkräften im Boden festgehalten werden, was bedeutet, dass der Druckvorgang im Vakuum tatsächlich funktioniert», sagte dazu Giovanni Cesaretti von Alta SpA.

Der für die Experimente verwendete Mondboden oder Regolith stammt übrigens auch aus Italien. Das Basaltgestein aus dem Zentralvulkan im Bolsenasee in Mittelitalien hat zu 99,8 Prozent Ähnlichkeit mit dem Mondboden und dürfte künftig von grossem Nutzen für die Mondforschung in Europa sein.

Weitere Herausforderungen

Noch sind aber nicht alle Fragen geklärt. So muss ein sicherer Schutz vor Mondstaub gefunden werden, da dieser gefährlich für die Atemwege ist. Auch den Temperaturschwankungen auf dem Mond muss Rechnung getragen werden, denn das 3D-Druckverfahren funktioniert am besten bei Raumtemperatur.

Noch ist es ein weiter Weg hin zu gedruckten Mondhäusern, doch die ESA ist zuversichtlich, mit dem Projekt die Rückeroberung des Mondes einen grossen Schritt vorwärts gebracht zu haben. «Der 3D-Druck stellt eine potenzielle Möglichkeit dar, die von der Erde aus notwendige Logistik zu reduzieren und die Besiedlung des Mondes damit zu erleichtern», sagte dazu ESA-Forscher Scott Hovland.

Weitere Projekte

Die ESA ist nicht die einzige Organisation, die an 3D-Druckern für den Weltraum forscht. Forscher der Washington State Universität haben vergangenen November ein im Auftrag der Nasa entwickeltes Verfahren vorgestellt, um Gegenstände aus Mondmaterial zu drucken.

Auch die US-Firma Deep Space Industries, die auf Asteroiden Rohstoffe abbauen will, entwickelt einen 3D-Drucker. Damit sollen auf den Himmelskörpern geförderte Materialien im All zu Bauteilen verarbeitet werden.

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