Kühne Pläne

ESA will zukünftige Mondbasis mit 3D-Drucker bauen

01.02.2013 10:01

Geht es nach der europäischen Weltraumorganisation ESA und Industriepartnern, wie etwa dem renommierten Londoner Architekturbüro Foster+Partners, dann könnte eine Mondbasis schon in naher Zukunft mittels eines riesigen, robotisch betriebenen 3D-Druckers und mit auf dem Erdtrabanten vorhandenen Materialien gebaut werden.

"Mit 3D-Druckverfahren werden auf der Erde schon komplexe Gebäudestrukturen erzeugt", sagte ESA-Projektleiter Laurent Pambaguian. "Unser Unternehmenskonsortium hat untersucht, ob diese Technik in ähnlicher Weise für den Bau eines Mondhabitats genutzt werden könnte." Foster+Partners haben eine lasttragende Kuppel (Bild 2) entwickelt, die eine zellenförmig strukturierte Wand zur Abwehr von Mikrometeoriten und Weltraumstrahlung besitzt und mit einem aufblasbaren Druckkörper zum Schutz der Astronauten ausgestattet ist.

Das Design der Basis wurde von den Eigenschaften eines in 3D gedruckten Mondbodens bestimmt, wobei zu Demonstrationszwecken ein 1,5 Tonnen schwerer Baustein erzeugt wurde. "Wir haben buchstäblich um das Material herum designt", sagte Jethro Hon von Foster+Partners. "Das Ergebnis war eine hohle, geschlossene Zellstruktur, vergleichbar mit der von Vogelknochen, um eine gute Kombination aus Stabilität und Gewicht zu erhalten."

Sechs Meter großer 3D-Drucker
Vom britischen Unternehmen Monolite stammt der Drucker: Er verfügt über eine mobile Ansammlung von Druckdüsen auf einem sechs Meter großen Rahmen, mit denen ein Bindemittel auf ein sandartiges Baumaterial gesprüht wird. Die 3D-"Ausdrucke" werden Schicht für Schicht erzeugt. Normalerweise setzt das Unternehmen seine Drucker für Skulpturen ein und arbeitet an künstlichen Korallenriffen, die Strände vor starker Brandung schützen.

"Zunächst mussten wir das simulierte Mondmaterial (das sogenannte Regolith) mit Magnesiumoxid vermischen. Dadurch wird es zu 'Papier', mit dem wir drucken können", erklärte Monolite-Gründer Enrico Dini. "Die strukturgebende 'Tinte' stellen wir mit der Zugabe eines bindenden Salzes her, welches das Material in einen steinartigen Festkörper verwandelt. Unser gegenwärtiger Drucker baut durchschnittlich etwa zwei Meter pro Stunde. Unser Modell der nächsten Generation sollte jedoch 3,5 Meter pro Stunde schaffen, womit innerhalb einer Woche ein komplettes Gebäude fertiggestellt werden könnte."

Drucktechnik muss für Vakuum adaptiert werden
Das italienische Unternehmen für Weltraumforschung Alta SpA arbeitete an der Anpassung der 3D-Drucktechnik an eine Mondmission und untersucht die Auswirkungen, die das Arbeiten in einem Vakuum mit sich bringt. "Der Prozess basiert auf dem Auftragen von Flüssigkeiten – wobei ungeschützte Flüssigkeiten im Vakuum selbstverständlich verdampfen", sagte Giovanni Cesaretti von Alta SpA. "Also haben wir die Düse des 3D-Druckers unter der Regolith-Schicht eingefügt. Wir haben herausgefunden, dass kleine, zwei Milimeter große Tröpfchen von den Kapillarkräften im Boden festgehalten werden, was bedeutet, dass der Druckvorgang im Vakuum tatsächlich funktioniert."

Ein Problem, das noch gelöst werden muss, ist der Umstand, dass das 3D-Druckverfahren am besten bei Raumtemperatur funktioniert, die Temperaturen auf dem Mond allerdings zwischen den Tagen und den zwei Wochen langen Mondnächten enorm schwanken. Für eine potenzielle Ansiedlung bieten die lunaren Pole die moderatesten Temperaturen, weil dort stets Sonneneinstrahlung vorhanden ist.