Mondbasis und Gecko-Satelliten

Letzter Check im Labor: Der NanoFF-Satellit ist mittlerweile im Weltraum unterwegs.

Grau hebt sich die futuristische Kuppel der Mondbasis von der staubigen Oberfläche ab. Ihre drei Meter dicken Wände aus Mondregolith bieten den Astronautinnen und Astronauten sicheren Schutz vor gefährlicher kosmischer Strahlung und Einschlägen von Mikrometeoriten. In einer Zukunft, in der der Mond zu einem geschäftigen Außenposten der Menschheit avanciert, erstrecken sich um die dauerhafte Basis herum befestigte Straßen und stabile Landeplätze. Sie ermöglichen den reibungslosen Betrieb von Mondfahrzeugen, Robotern und Raketen, ohne dass sie in der dicken Staubschicht, die den Mond bedeckt, versinken. Riesige, vor Ort im 3D-Druckverfahren hergestellte Parabolantennen und Solarpaneele, gefertigt aus Mondregolith, versorgen die Basis mit Energie und gewährleisten die Kommunikation mit der Erde. Wer Enrico Stoll, dem Leiter des Fachgebiets Raumfahrttechnik, zuhört, fühlt sich wie in einem Science-Fiction-Film.

Nachgebildeter Mondstaub

Der Schlüssel zur Verwirklichung dieser Vision liegt im Mondregolith, dem Staub, der den gesamten Mond bedeckt und auf dem Neil Armstrong seinen berühmten Fußabdruck hinterließ. „Das Regolith besteht hauptsächlich aus Oxidverbindungen, basierend auf Eisen, Titan, Silizium, Aluminium oder Magnesium, und bietet potenziell reichlich Material für die zukünftige Mondbasis“, erzählt Stoll. Da der Transport von einem Kilo Material von der Erde zum Mond rund eine Million Euro kostet, forschen die Wissenschaftlerinnen der TU Berlin an der Verarbeitung des Mondstaubs, den sie dafür eigens nachgebildet haben. Aktuell entwickeln sie eine 3D-Drucktechnologie, die unter den extremen Bedingungen auf dem Mond funktionieren soll. Erste Laserversuche mit dem Regolith-Simulant haben sie bereits in einer Vakuumkammer und im Fallturm unter Mondgravitation durchgeführt.

Schon 2026 soll, in Zusammenarbeit mit dem Laserzentrum Hannover, ein von der TU Berlin im Projekt „Moon­Rise“ entwickelter Laser auf dem Mond landen und den ersten 3D-Druck mit echtem Mondregolith durchführen. „Wenn das Verfahren erfolgreich ist, könnten Roboter, die vorab zum Mond geschickt werden, künftig den Mondstaub sammeln und Baumaterialien für Gebäude und Straßen sowie Trägermaterialien für Solarpaneele und Alltagsgegenstände wie Tassen und Teller herstellen“, erklärt Stoll. Auch die Extraktion und Nutzung von Elementen aus dem Mondstaub sei spannend.

Dazu gehört die Gewinnung von Sauerstoff oder Silizium aus den oxidischen Verbindungen sowie die Extraktion von Metallen wie Eisen, Titan oder Aluminium. Studierende des Fachgebiets forschen zudem an einer Methode, um Mondregolith ohne Laser erhitzen zu können. Sie planen die Entwicklung eines mobilen Verfahrens, basierend auf einer Fresnel-Linse, die das Sonnenlicht vor Ort bündelt, um den Mondstaub zu erhitzen und weiterverarbeiten zu können.

Weltraum-Recycling

Eine weitere Weltraumvision von Stoll, an der sein Team bereits arbeitet, orientiert sich an den Haftmechanismen von Geckos. In Zukunft sollen sich Mini-Satelliten an reparaturbedürftige Satelliten heften können, um Batterien auszutauschen oder Solarpaneele zu wechseln. Nutzlos gewordene Exemplare könnten sie aus ihrer Umlaufbahn ziehen, um sie in der Erdatmosphäre verglühen zu lassen. Ausgestattet mit einem Docking-Mechanismus, der mithilfe synthetischer „Klebepads“ die Mikro-Eigenschaften von Geckofüßen imitiert, sollen die TU-Satelliten als Müllabfuhr und Reparaturservice dem wachsenden Problem des Weltraumschrotts begegnen. Die aktuelle TU-Berlin-Mission „NanoFF“ testet bereits, wie mehrere kleine Satelliten präzise im Formationsflug navigiert werden können, um zukünftige Wartungsarbeiten und Reparaturen im Orbit durchzuführen.

Langfristig plant Enrico Stoll den Einsatz dieser Mini-Satelliten für interplanetare Missionen, etwa zur Venus oder zum Mars, um dort wissenschaftliche Daten zu sammeln und den Weltraum nachhaltiger zu nutzen. Genug Erfahrung hat sein Fachgebiet: Aktuell ist der 30. Satellit der TU Berlin im All unterwegs und wird vom Fachgebiet Raumfahrttechnik selbst betrieben – für eine Universität weltweit einmalig.

Fachgebiet Raumfahrttechnik

Das TU-Fachgebiet Raumfahrttechnik bildet Systemingenieur*innen für die Raumfahrt aus. Die Forschung fokussiert sich auf verteilte Raumfahrtsysteme, die Exploration des Mondes und die Entwicklung robotischer Fähigkeiten für Kleinsatelliten im Orbit. Weitere Informationen erhalten Sie auf der Website des Fachgebiets.