Staub ist eine ziemlich lästige Angelegenheit. Auf dem Mond stellt er jedoch die Astronautinnen und Astronauten vor spezielle Probleme. Denn der Mondstaub unterscheidet sich erheblich von den Staubflusen und Wollmäusen auf der Erde. Er ist scharfkantig, fein und haftet wie Kleber. Deshalb kann er Maschinen, Geräte und Ausrüstungen beschädigen. Ein Forscherteam, dem auch Prof. Dr. Miranda Fateri von der Hochschule Aalen angehört, plant, den Mondstaub mithilfe mächtiger Laserstrahlen zu verfestigen, um Straßen und Landeplätze für zukünftige Mondmissionen zu bauen. Über das ehrgeizige Projekt wurde kürzlich in überregionalen und internationalen Medien wie Spiegel online, BR 24, Times, Guardian und Nature berichtet.
Seit über 50 Jahren hat kein Mensch mehr den Mond betreten. Derzeit planen einige Länder bemannte Missionen zum Erdtrabanten. Ein erhebliches Risiko stellt jedoch der Mondstaub dar. Bereits 2005 hat die NASA in einer Studie den Staub als größte Herausforderung für künftige Mondmissionen identifiziert. Der Mond ist teilweise von einer bis zu 15 Meter dicken Schicht bedeckt, bestehend aus pulverisiertem Mondgestein, das eher Sand als Staub ähnelt.
Prof. Dr. Miranda Fateri von der Hochschule Aalen erklärt: „Da es auf dem Mond keine Atmosphäre gibt, also weder Wind noch Regen, gibt es keine einfache Möglichkeit, ihn zu entfernen. Außerdem sind die Partikel nicht abgerundet, sondern scharfkantig, und oft enthält der Regolith Glassplitter durch Asteroideneinschläge.“ Dies kann Dichtungen von Raumanzügen, Luftschleusen und mechanischen Bauteilen kontaminieren. Der Staub haftet auch elektrostatisch an Oberflächen. „Für die Erkundungsfahrzeuge ist dies ein erhebliches Problem“, erklärt Fateri, die Maschinenbau/Produktion und Management an der Hochschule Aalen unterrichtet. Sie ist Teil eines Forschungsteams, das die Machbarkeit des Baus von Mondstraßen untersucht, im Rahmen des Projekts PAVER (Paving the road for large area sintering of regolith), das von der European Space Agency (ESA) geleitet wird. Weitere Partner sind die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung, die LIQUIFER Systems Group Österreich, die Technische Universität Clausthal und das Institut für Materialphysik im Weltraum des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR).
Fateri sagt: „Unser Ziel ist es, aus lunarem Staub feste Materialien für die Mondstraßen herzustellen. Den Rohstoff Staub gibt es, wie gesagt, mehr als reichlich auf dem Mond. Leider können wir keine Pflastersteine mit ins All nehmen, da die Nutzlast der Raketen begrenzt ist.“ Erste Laborversuche waren vielversprechend, bei denen künstlicher Mondstaub mithilfe eines Hochleistungslasers geschmolzen und zu Pflasterelementen verarbeitet wurde. „Diese hatten eine Festigkeit, die Beton nahekommt. Diese Laserenergie kann auf dem Mond durch Sonnenenergie ersetzt werden“, erzählt Fateri begeistert. Sie betont jedoch, dass weitere Forschung erforderlich ist, um das Verfahren zu verfeinern. „Aber wir sind auf dem richtigen Weg, und unsere bisherigen Ergebnisse lassen hoffen, dass sich diese Technik auf dem Mond umsetzen lässt“, freut sich die Forscherin.
Dass das ehrgeizige Forschungsprojekt kürzlich in vielen überregionalen und internationalen Medien, wie Spiegel online, der Times und der Fachzeitschrift Nature, großes Interesse fand, macht sie stolz. Fateri schwärmt: „Aber der Mond und Weltraummissionen sind faszinierend. Als Kind habe ich mich immer gefragt, wie es auf dem Mond oder dem Mars aussieht, ob wir im Universum alleine sind oder ob es Aliens gibt, und habe viel über den Weltraum gelesen.“ Die Faszination für den Weltraum hat auch ihren beruflichen Weg beeinflusst. Ursprünglich studierte sie Maschinenbau an der Universität von Teheran. Während eines Praxissemesters in Deutschland absolvierte sie ihren Master in Mechatronik an der Uni Aachen. Während ihrer Promotion zum 3D-Druckverfahren von Glasmaterialien kam sie auf die Idee, Mondstaub für den 3D-Druck zu nutzen. „Wenn wir langfristig auf dem Mond forschen wollen, müssen wir in der Lage sein, Bauteile vor Ort herzustellen.“ Ihre Arbeit weckte das Interesse der ESA und des DLR, wo sie nach ihrer Promotion ihre Forschung fortsetzte. Seit 2019 lehrt und forscht die junge Professorin an der Hochschule Aalen. Kürzlich nahm sie erneut an einem Parabelflug in Frankreich teil, um 3D-Experimente unter den Bedingungen der Mond- und Marsgravitation durchzuführen. Fateri ist begeistert: „Das ist ein unglaubliches Gefühl.“
Auch Hochschulrektor Prof. Dr. Harald Riegel ist begeistert. Er erinnert sich daran, wie er als Jugendlicher in den späten 70er Jahren gespannt vor dem Fernseher saß, als die ersten Spaceshuttles ins All starteten. „Dass wir jetzt als Hochschule Aalen am PAVER-Projekt zur Weltraumforschung beteiligt sind, ist einfach sensationell“, sagt Riegel und fügt mit einem Lachen hinzu: „Das ist sozusagen Forschung auf Höhenflug.“
Dieser Text basiert auf einer Pressemitteilung von Hochschule Aalen – Technik und Wirtschaft Veröffentlicht am 31.10.2023