De maan is niet alleen de naaste hemelse buur van de aarde. Het is ook een natuurlijk waypoint voor elke missie die de komende jaren naar Mars of daarbuiten gaat. Het is dan ook geen wonder dat ruimteagentschappen zoals NASA, Roscosmos, ESA en China in de nabije toekomst bemande missies daar naartoe willen sturen en bases willen bouwen die kunnen worden gebruikt om missies op weg naar de verre ruimte te bevoorraden en bij te vullen.
Tot dusver waren alle voorstellen voor een maanbasis gericht op het in-situ gebruik van hulpbronnen (ISRU) en 3D-printen - waar robots de basis zullen vervaardigen uit maanregoliet. Hiertoe kwamen het Laser Zentrum Hannover (LZH) en het Institute of Space Systems (IRAS) van de Technische Universiteit Braunschweig samen om een lasersysteem te ontwikkelen dat maanstof in bouwmaterialen kan veranderen.
De mogelijkheid om met lokale middelen bouwmaterialen te genereren is een absolute must voor de toekomst van ruimteverkenning. Op dit moment zijn de kosten voor het lanceren van ladingen naar de maan nog steeds onbetaalbaar - geschat op ongeveer $ 780.000 per kilogram ($ 355.000 per pond). Om deze reden zijn de meest kosteneffectieve plannen de productie van alles direct op het maanoppervlak.
Doe mee aan het MOONRISE-project, dat als doel heeft lasertechnologie te combineren met een roverontwerp. Zoals Niklas Gerdes, een onderzoeksassistent van de
'We willen een lasersysteem naar de maan brengen, dat maanstof zou moeten smelten, de zogenaamde regolith. We zouden dus de eerste stap zetten om Additive Manufacturing, dat wil zeggen 3D-printen, naar de maan te brengen. ”
Als een
Net als verschillende 3D-printconcepten die worden onderzocht, is het hier de bedoeling om maanregoliet in een gesmolten keramiek te veranderen. Deze stroperige vloeistof wordt vervolgens uitgeprint en bevriest bij contact met de ijskoude maanomgeving om de fundering, muren en interieurs van constructies te vormen. Deze methode is een mogelijke manier waarop de ESA van plan is haar voorgestelde International Moon Village te bouwen, een maanbasis die zou fungeren als een spirituele opvolger van het ISS.
Het plan is om de MOONRISE te lanceren aan boord van een inaugurele vlucht van
Eenmaal daar zal MOONRISE zijn laser gebruiken om regolith te smelten tot vooraf gedefinieerde structuren (een proces dat wordt vastgelegd met camera's met een hoge resolutie). Als het maan-experiment succesvol blijkt te zijn, verwacht het onderzoeksteam dat de technologie zal worden opgeschaald om volledige maaninfrastructuren te produceren - zoals funderingen, paden en landingsoppervlakken.
Dit zal het hoogtepunt vormen van tests die al negen maanden plaatsvinden met financiering van de Volkswagen Foundation, die zich inzet voor het ondersteunen van baanbrekend onderzoek. Zoals IRAS-prof. Enrico Stoll uitlegde, zal het ook het hoogtepunt zijn van jarenlang hard werken en lucratieve samenwerking.
"IRAS en LZH werken sinds 2015 samen aan het onderliggende proces voor de MOONRISE-technologie", zei hij. "Nu hebben we via het project de mogelijkheid om voor het eerst in de geschiedenis Additive Manufacturing buiten de aarde en de baan van de aarde te tonen."
De resultaten van de vorige tests zijn veelbelovend, wat de laserhardware en -optiek van het systeem valideerde. Het wetenschapsteam heeft ook materialen gebruikt die steeds meer op maanregolieten lijken om te zien of de laser ze kan smelten. Momenteel werkt het team aan het integreren van de laser om in de laadruimte van de maanrover te passen, zodat deze vanuit de onderkant kan vuren.
Nadat het integratieproces is voltooid, wordt het hele systeem getest om te zien of het de reis door de ruimte kan overleven - waar het wordt blootgesteld aan de fysieke schokken die gepaard gaan met lanceringen en enorme temperatuurverschillen. Andere tests hebben betrekking op hoe de laser zal presteren in een omgeving met een lagere zwaartekracht. Prof. Ludger Overmeyer, de voorzitter van de wetenschappelijke directie van de LZH:
“Met het pas geopende onderzoekscentrum HITec (Hannover Institute of Technology) en de“ Einstein Elevator ”beschikken we in de metropoolregio Hannover-Braunschweig over de nodige infrastructuur om in de toekomst topruimteonderzoek te doen. Met de Einstein-lift is het mogelijk om de omgevings- en zwaartekrachtsomstandigheden van de maan te simuleren. Experimenten in deze grootschalige onderzoekseenheid, onder omstandigheden zoals op de maan, vormen een solide basis voor het bijzondere project. ”
"Het geplande directe bewijs, dat we maanregoliet kunnen verwerken met reeds beschikbare hardwarecomponenten, is cruciaal voor het plannen van toekomstige missies", zegt Stefan Linke, een ingenieur bij de IRAS. “Zo worden grotere en duurzamere projecten aan de oppervlakte van onze kosmische buur mogelijk. '
Ongeacht het resultaat van de maantests, het project zal zeker waardevolle wetenschappelijke en technische gegevens opleveren over de levensvatbaarheid van 3D-printen op de maan. Uiteindelijk zullen deze en andere tests helpen bij het informeren van alle toekomstige inspanningen om het International Moon Village te bouwen en alle andere maanposten die de komende decennia worden gebouwd.
