3D-printen op de maan – Laser smelt maanstof

Met het ambitieuze Moonrise-project richt het Laser Zentrum Hannover (LZH) en het Institute of Space Systems (IRAS) van de Technische Universiteit van Braunschweig zich op het smelten van maanstof met een laser om het bruikbaar te maken als bouwmateriaal. Dit project is de eerste stap op weg naar het koloniseren van andere planeten en enorm belangrijk voor ruimteonderzoek.

Internationale ruimteagentschappen en bedrijven zijn niet alleen van plan om de ruimte verder te verkennen, maar juist om andere planeten te koloniseren. De maan is van groot belang als onderzoeksstation en uitgangspunt voor verdere expedities. De kosten van vluchten en transporten naar de maan zijn echter enorm – een kilogram laadvermogen kost ongeveer 700.000 euro. Daarom zouden infrastructuur, componenten en apparaten het best op de locatie worden vervaardigd. Hier komt de Moonrise-technologie van pas: “We willen een lasersysteem naar de maan brengen om maanstof (regolith) te smelten. We zouden dus de eerste stap zetten om Additive Manufacturing naar de maan te brengen, “legt Niklas Gerdes van de LZH uit. Op die manier willen de wetenschappers van IRAS en LZH het volgende bewijzen: een lasersysteem dat niet meer dan drie kilogram weegt met een compact volume, kan lokale grondstoffen op de maan smelten en omzetten in veelzijdige structuren.

De mogelijkheid om hun Moonrise-technologie in 2021 naar de maan te vliegen met de eerste-maan-missie van het Berlijnse New Space-bedrijf PTScientists, biedt de onderzoekers uit Nedersaksen de unieke kans om hun baanbrekende technologie onder reële omstandigheden te testen.

Visie: complete infrastructuur gemaakt van maanstof

Concreet willen de wetenschappers uit Braunschweig en Hannover op een gecontroleerde manier het regolith laten smelten met behulp van het lasersysteem. Na afkoeling moet het geprinte voorwerp geschikt zijn voor bijvoorbeeld bouwmateriaal voor het beoogde ‘Maandorp’.

Het gericht smelten in vooraf gedefinieerde structuren wordt gemonitord en opgenomen met camera’s met een hoge resolutie. De bevindingen van de experimenten zullen een fundamentele impact hebben op verkenningsmissies in het algemeen. Als het experiment op de maan slaagt, kan het Moonrice-proces worden opgeschaald om grotere structuren te produceren. Op de lange termijn kunnen dus complete infrastructuren zoals funderingen, paden en landingsvlakken worden gebouwd met behulp van de Moonrise-productietechnologie.

Ontwikkeling in beslissende fase

Het project Moonrise loopt nu ongeveer tien maanden. De resultaten van de vorige tests zijn veelbelovend: De laboratoriumopstelling is klaar, veel voorkomende laserhardware geïdentificeerd en getest en de optica is ontworpen en getest. Het materiaal dat de wetenschappers produceren en gebruiken voor de tests wordt steeds meer vergelijkbaar met het regolith op de maan. Momenteel werken ze aan de aanpassing van de laser aan de laadruimte van het maanvoertuig, de zogenaamde rover. De laser is geïntegreerd in een tunnel aan de onderkant van de rover. Na de aanpassingen wordt het hele systeem getest op geschiktheid voor de ruimte, zodat het op de weg naar de maan bestand is tegen schokken en enorme temperatuurverschillen.