Konzepte für organische Riesenstrukturen im All gesucht

Die US-Armee plant, bio-mechanische Strukturen im Orbit wachsen zu lassen. Die DARPA, die Forschungsabteilung des Verteidigungsministeriums, möchte, dass diese Strukturen eine Länge von über 500 Metern erreichen. Dafür hat die DARPA eine Ausschreibung veröffentlicht, in der Unternehmen gebeten werden, Lösungen einzureichen.

Mit anderen Worten: DARPA möchte erforschen, ob sich riesige biologische Strukturen im Weltraum „wachsen“ lassen. Durch Fortschritte in der Stoffwechseltechnik, extremophile Organismen mit neuen Eigenschaften und selbstorganisierende Materialien könnten solche Strukturen in der Schwerelosigkeit gezielt und kontrolliert entstehen.

Das Ziel ist, über 500 Meter lange Raumkonstruktionen zu schaffen, die herkömmliche Bauweisen übertreffen und Biologie als Schlüsseltechnologie für den Bau im All etablieren. Mögliche Anwendungen wären Seile für einen Weltraumlift, Netze zur Beseitigung von Weltraummüll, kilometerlange Radioteleskope, selbstwachsende Module für Raumstationen oder Reparaturmaterialien für Schäden durch Mikrometeoriten.

Vorteil großer biologischer Strukturen

Der besondere Vorteil großer biologischer Strukturen in der Schwerelosigkeit besteht darin, dass sie direkt im Weltraum wachsen können. Dies könnte die Menge an Material, die von der Erde ins All transportiert werden muss, drastisch reduzieren. Es gibt bereits zahlreiche Beispiele für die Nutzung der Selbstorganisation und des schnellen Wachstums in der synthetischen Biologie.

Allerdings sind rein biologische Wachstumsmechanismen allein wahrscheinlich nicht ausreichend. Um nützliche Strukturen mit der nötigen Festigkeit und Tragfähigkeit unter Mikrogravitation zu schaffen, ist eine enge Zusammenarbeit zwischen mechanischer, struktureller und biologischer Ingenieurwissenschaft erforderlich.

Was hat es mit einem Zelt zu tun?

DARPA veranschaulicht das Konzept anhand eines Zeltes: Die stabilen Zeltstangen geben die Struktur vor, während das biologische Wachstum die Zeltplane bildet. Die Form entsteht durch das tragende Gerüst, und integrierte Elektronik könnte zusätzliche Funktionen ermöglichen. Übertragen auf den Weltraum liegt der größte Vorteil darin, dass biologische Materialien direkt vor Ort wachsen, wodurch weniger herkömmliches Baumaterial transportiert werden muss. Um dieses Potenzial optimal zu nutzen, müssen biologische und mechanische Komponenten präzise aufeinander abgestimmt werden.

Ausschreibung: Es wird nach Lösungen gesucht

Laut einer auf der US-Regierungsseite veröffentlichten Ausschreibung werden Unternehmen aufgefordert, mögliche Lösungen einzureichen. Im April plant die DARPA einen Workshop, um die eingereichten Vorschläge zu besprechen und die Zukunft des Projekts zu erörtern.
In der Ausschreibung wird nach Konzepten für bio-mechanische Raumstrukturen mit einer Mindestlänge von 500 Metern gesucht. Im Fokus stehen innovative Anwendungen wie Seile für einen Weltraumlift, Netzstrukturen zur Beseitigung von Weltraummüll oder selbstmontierende Raumstationen.

Was sollen die Konzepte beinhalten?

Besonderes Augenmerk liegt auf der Verbindung biologischer und mechanischer Ingenieurwissenschaften. Eingereichte Konzepte sollten geeignete biologische Materialien nennen und Methoden zur Steuerung des Wachstums aufzeigen. Zudem ist darzulegen, wie das benötigte Ausgangsmaterial zur Wachstumsfront transportiert und verteilt wird.

Ein weiterer Schwerpunkt ist die Wirtschaftlichkeit. Erwartet werden Abschätzungen zum Verhältnis biologischer und herkömmlicher Materialien, insbesondere hinsichtlich der von der Erde gestarteten Masse und des Systemvolumens im Vergleich zur fertigen Struktur.

Für den Machbarkeitsnachweis sind bodengebundene Experimente gefragt, die relevante weltraumspezifische Herausforderungen berücksichtigen. Falls Tests nur unter Mikrogravitation möglich sind, sollte dies begründet werden. Ergänzende Informationen zu Wachstumszeiten, Machbarkeitsstudien, mechanischen Eigenschaften biologischer Strukturen sowie Überlebensfähigkeit, Strahlenschutz und Langlebigkeit im All sind besonders erwünscht.

Die Einreichungsfrist endet am 27. März 2025.