DLR hat in Köln ersten Stein für Dorf auf dem Mond hergestellt
Der Stein sieht so harmlos aus: schwarz, porös, dreieckig mit Loch in der Mitte. Doch der Stein, den Ingenieure des DLR-Zentrums in Köln produziert haben, könnte der Grundstein für ein Dorf auf dem Mond sein. Denn hergestellt wurde er nur aus Mondstaub und Sonnenlicht.
So sieht er aus, der erste Stein für ein Dorf auf dem Mond, gebacken im DLR-Zentrum in Köln. Nur aus Mondstaub und mit der Hitze aus Sonnenlicht wurde der Stein hergestellt.
Foto: G. Porter/ESA
Seit gut einem Jahr forschen die Ingenieure des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Köln an einem Verfahren, wie man aus Mondstaub ein Baumaterial so ähnlich wie Ziegelsteine herstellen könnte. Doch im Gegensatz zu Kollegen anderer Institute, die beispielsweise die Materialien zum Bau von Häusern auf dem Mars mit dem Raumschiff transportieren wollen, verfolgen die Kölner eine andere, viel praktischere Idee: Sie wollen Mondstaub nutzen – und Sonnenlicht. Beides gibt es auf dem Mond in Hülle und Fülle.
Mondstaub steht auf der Oberfläche des Erdtrabanten unbegrenzt zur Verfügung, er schmilzt zudem und lässt sich verarbeiten, wenn er auf deutlich über 1.000 °C erhitzt wird. Und auch Sonnenlicht gibt es auf dem Mond genug. Ideale Voraussetzungen also.
Steine im Kölner Solarofen gebacken
Jetzt ist dem DLR in Köln im Auftrag der Europäischen Raumfahrtbehörde ESA erstmals geglückt, Steine aus Staub herzustellen. Die Forscher nutzten mit Sand vermischten Vulkanstaub von der Erde, der Mondstaub zum Verwechseln ähnelt, und erhitzten den Staub nur mit Hilfe von Sonnenlicht in einem Solarofen, bis er flüssig wurde und zu einem Stein verarbeitet werden konnte.
„Das ging erstaunlich gut“, freut sich Dr.-Ing. Hans-Gerd Dibowski, Leiter des Kölner Solarofens, im Gespräch mit Ingenieur.de. Der Solarofen kann mit seinen zahlreichen Spiegeln das Sonnenlicht so auf einen Punkt konzentrieren, dass Temperaturen von bis zu 2.500 °C möglich sind.
ESA: Bauen auf dem Mond ist möglich
Auch ESA-Materialingenieur Advenit Makaya, der das Verfahren für die ESA überwacht, freut sich über den gelungenen Versuch. „Das ist der Beweis dafür, dass das Konzept auf dem Mond zu bauen, in der Tat machbar ist.“
Allerdings dauert die Herstellung eines Steines ziemlich lange. Denn in dem Verfahren, das an den 3D-Druck erinnert, wird der Staub in nur 0,1 mm dünnen Lagen auf einer Unterlage verteilt und mit der enormen Hitze des Solarofens versintert. Auf die gehärtete Schicht wird dann die nächste Staubschicht aufgebracht und erneut erhitzt.
Da Mondstaub auf der Erde rar ist, haben die DLR-Forscher einen sehr ähnlichen Vulkanstaub von der Erde genutzt, um ihre Versuche durchzuführen. Die Eigenschaften des Imitates von der Erde sind fast identisch mit denen des Mondstaubs.
Quelle: G. Porter/ESA
Dabei verschmelzen die einzelnen Staubkörner mit der darunter liegenden Schicht. Das ist den DLR-Forschern ohne Bindemittel gelungen, freut sich Dibowski. Andere Forscher beispielsweise in den USA arbeiten mit solchen Hilfsmitteln. Doch diese müssten für ein Bauprojekt auf den Mond geschafft werden. „Das ist viel zu teuer“, meint Dibowski. Das Ziel am DLR: Nur Material verwenden, das es auf dem Mond bereits gibt.
Vorbild Lego: 3D-Druck erlaubt verschiedene Steinformen
Der am DLR entwickelte Drucker kann den Staub in beliebigen Formen auftragen und so Steine produzieren, die ähnlich wie Legosteine ohne Zement aufeinander gesteckt werden können, und trotzdem fest verbunden sind. Auf dem Mond ein unschätzbarer Vorteil.
So könnte eine Raumstation auf dem Mond aussehen.
Quelle: ESA/Foster + Partners
Zudem sind die neuartigen Steine unglaublich stabil: Sie sind offenbar so belastbar wie Beton und überstehen auch die enormen Temperaturschwankungen auf dem Mond. In der Dunkelheit der 14-tägigen Mondnacht können bis zu -170 °C erreicht werden, bei Sonne mehr als 100 °C. Die Steine müssen also in der Lage sein, die Astronauten vor solchen enormen Schwankungen und der starken UV-Strahlung der Sonne zu schützen.
Kölner Verfahren wird nun optimiert
Die jetzt in Köln hergestellten Steine haben die Größe von 20 x 10 x 3 cm. Und wie lange dauert es, solch einen Stein herzustellen? Derzeit fünf Stunden. Doch das soll sich ändern. Jetzt wollen die Kölner DLR-Forscher das Verfahren optimieren.
So wollen sie die Temperaturen zum Verschmelzen des Sandes erhöhen. „Bei 1.400 °C geht das deutlich schneller“, so Dibowski. „Wir variieren im nächsten Schritt nun Geschwindigkeit und Temperaturen.“ Im August sind noch einmal 200 Betriebsstunden im Solarofen gebucht. Der nächste Schritt zum Bauen auf dem Mond.
Übrigens: Den schönsten Bauplatz könnten die ersten Mondtouristen aussuchen, die Elon Musk mit seinem Raumfahrtunternehmen SpaceX schon 2018 rund um den Mond fliegen lässt. Sich vor Ort umschauen könnte aber auch der Audi-Rover, der schon Ende 2017 mit der deutschen XPrize-Mission zum Mond fliegen soll.
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