Im Projekt MOONRISE ist es dem Wissenschaftler-Team vom Institut für Raumfahrtsysteme (IRAS) der Technischen Universität Braunschweig und dem Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) gelungen, sowohl Regolith unter Mondgravitation aufzuschmelzen als auch zusammenhängende Bahnen zu „drucken“.

Zum Abschluss des zweijährigen, von der VolkswagenStiftung finanzierten Projekts konnten Labor-Versuche mit dem MOONRISE-Laser an einem Robotorarm des Rovers vom IRAS umgesetzt werden. Dabei gelang es den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern, Mondstaub zu zusammenhängenden Bahnen aufzuschmelzen. Der vom LZH entwickelte Laserkopf wurde dabei über den Robotorarm angesteuert – ähnlich, wie er in Zukunft auf dem Mond eingesetzt werden könnte.

Robuster, kleiner Laser und Mond-ähnliches Regolith
„In den zwei Jahren haben wir einen Laserkopf entwickelt, der nur etwa so groß ist wie eine große Saftpackung und trotzdem den widrigen Bedingungen im Weltraum standhält“, berichtet Niklas Gerdes, Wissenschaftlicher Mitarbeiter des LZH, vom Laser, der auch schon nötigen Temperatur-Vakuum- und Vibrationstest standhielt. Niklas Gerdes fasst die nächsten Schritte zusammen: „Bei den ersten Versuchen im Labor haben wir die notwendige Bestrahlungsdauer und Leistung bestimmt. Dann ging es in die Vakuum-Kammer und wir haben dort erfolgreich Regolith aufgeschmolzen.“

Wir haben einen Laserkopf entwickelt, der nur etwa so groß ist wie eine große Saftpackung und trotzdem den widrigen Bedingungen im Weltraum standhält.

Der im Projekt verwendete Regolith stammt aus dem IRAS. Dort wurde über die Projektdauer hinweg die Zusammensetzung des Regoliths auf die voraussichtlichen Bedingungen am Landeplatz angepasst – eine nicht zu unterschätzende Herausforderung. Denn die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler müssen auf Basis der Daten vergangener Mondmissionen passende Materialien auf der Erde finden, um den Mondstaub möglichst exakt nachzubilden.

Weltweit einmalig: Regolith im Einstein-Elevator unter Mondbedingungen geschmolzen
Ein Höhepunkt waren dann die Versuche im Einstein-Elevator der Leibniz Universität Hannover (LUH). MOONRISE war das erste wissenschaftliche Experiment im Elevator überhaupt. Prof. Dr.-Ing. Ludger Overmeyer, LUH/LZH, ist noch immer begeistert: „Im Einstein-Elevator ist es uns gelungen Regolith zu Kugeln aufzuschmelzen – sowohl unter kompletter Schwerelosigkeit als auch unter Mondgravitation. Das ist weltweit einmalig!“

Den krönenden Abschluss machte der Einsatz des Lasers auf dem Rover MIRA3D des IRAS. MIRA3D besteht aus einer fahrbaren Plattform und einem Roboterarm und wird für die Entwicklung von additiver Fertigungstechnologie auf dem Mond eingesetzt. Prof. Dr.-Ing. Enrico Stoll vom IRAS, TU Braunschweig, berichtet: „Wir konnten den Laserkopf am Arm des Rovers präzise ansteuern und damit größere Strukturen gezielt aufschmelzen. Ein voller Erfolg! Zusammen mit den Versuchen im Elevator haben wir eine solide Grundlage, um mit dem Laser auf dem Mond 3D zu drucken.“

Nächster Meilenstein wäre im Anschluss an das Projekt den Laserkopf zu einem Flugmodell weiterzuentwickeln. LZH und IRAS sind momentan im Gespräch mit einschlägigen Stellen, um die Entwicklungen voranzutreiben. Denn der Vision eines Lasers, der Baumaterialien für ganze Siedlungen aus Mondstaub druckt, sind die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler mit  MOONRISE einen großen Schritt nähergekommen.

Über MOONRISE
Gefördert wurde das ehrgeizige und zukunftsweisende Forschungsprojekt von der VolkswagenStiftung im Rahmen der mittlerweile beendeten Förderinitiative „Offen – für Außergewöhnliches“. Darin unterstützt die Stiftung außergewöhnliche und gewagte Vorhaben, für die sich keine andere Finanzierung finden lässt.

Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH)
Als unabhängiges gemeinnütziges Forschungsinstitut steht das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) für innovative Forschung, Entwicklung und Beratung. Das durch das Niedersächsische Ministerium für Wirtschaft, Arbeit, Verkehr und Digitalisierung geförderte LZH widmet sich der selbstlosen Förderung der angewandten Forschung auf dem Gebiet der Photonik und Lasertechnologie. 1986 gegründet arbeiten inzwischen fast 200 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter am LZH.

Der Fokus des LZH liegt auf den Bereichen Optische Komponenten und Systeme, Optische Produktionstechnologien und Biomedizinische Photonik. Die interdisziplinäre Zusammenarbeit von Naturwissenschaftlern und Maschinenbauern ermöglicht innovative Ansätze für Herausforderungen verschiedenster Bereiche: von der Komponentenentwicklung für spezifische Lasersysteme bis hin zu Prozessentwicklungen für die unterschiedlichsten Laseranwendungen, zum Beispiel für die Medizintechnik oder den Leichtbau im Automobilsektor. 18 Ausgründungen sind bis heute aus dem LZH hervorgegangen. Das LZH schafft so einen starken Transfer zwischen grundlagenorientierter Wissenschaft, anwendungsnaher Forschung und Industrie.

TU Braunschweig
Der Fokus der Forschung am Institut für Raumfahrtsysteme (IRAS) liegt auf der Entwicklung von Methoden, Technologien und Ansätzen zum nachhaltigen Nutzen und zur Sicherheit von Infrastruktur im Weltraum. Drei technische Arbeitsgruppen forschen dabei auf den Gebieten Explorations- und Antriebssysteme, Space Debris und Satellitentechnik.

Mit über 20.000 Studierenden und 3.700 Beschäftigten ist die Technische Universität Braunschweig die größte Technische Universität Norddeutschlands. Sie steht für strategisches und leistungsorientiertes Denken und Handeln, relevante Forschung, engagierte Lehre und den erfolgreichen Transfer von Wissen und Technologien in Wirtschaft und Gesellschaft. Forschungsschwerpunkte sind Mobilität, Infektionen und Wirkstoffe, Metrologie und Stadt der Zukunft.