MoonFibre

 

Mit Beginn des so genannten neuen Weltraumzeitalter verschiebt sich das Interesse der Menschheit vom LEO auf die Erforschung des Mars und unseres nächsten himmlischen Nachbarn - des Mondes. Anders als in der Apollo-Ära geht es diesmal darum, dort eine dauerhafte Siedlung zu errichten. Dies erfordert den Aufbau geeigneter Grundlagen für menschliche Kolonisten. Die Einrichtung fertiger Lebensräume für solche Basen von der Erde aus ist extrem teuer und würde den Bau einer großen nachhaltigen Kolonie nicht zulassen. Die geschätzten Kosten für die Lieferung eines Kilogramms an die Mondoberfläche mit erweiterbarem Falcon Heavy betragen 100000 $. Um diese hohen Kosten für den Bau einer solchen Siedlung zu reduzieren, wird die Nutzung der Ressourcen vor Ort bevorzugt. Um eine nachhaltige Mondkolonie zu schaffen, bedarf es einer Reihe von Technologien, um verschiedene Probleme zu lösen, und eine Vielzahl von Produkten muss auf dem Mond selbst hergestellt werden. Viele dieser Produkte können aus Fasern hergestellt werden.
Im Rahmen des MoonFibre-Projekts entwickeln wir gemeinsam mit dem Institute of Textile Technology (ITA) eine Technologie zur Herstellung solcher Fasern aus Mondregolith auf dem Mond selbst.
Textilien aus Basalt werden auf der Erde intensiv erforscht und oft verwendet. Durch die chemische Zusammensetzung ist der Mondregolith auch Basalt. Verschiedene Regolith-Simulanzien, die verschiedene Regionen des Mondes gemäß den Apollo-Landeplätzen repräsentieren, wurden auf ITA hergestellt und kontinuierliche Fasern mit einer Dicke von nur 17 µm gesponnen. So wurde nachgewiesen, dass das Spinnen der Fasern mit Mondmaterial möglich ist und optimale Spinnparameter definiert wurden.

 

Die beim ITA verwendete Spinntechnologie beinhaltet das Einbringen von rohem Simulanzmaterial in eine beheizte Buchse mit mehreren Düsen auf der Unterseite. Wenn die Schmelze aus den Düsen austritt, wird sie von einem rotierenden Wickler gezogen und bildet so die Fasern. Das nächste Ziel ist die Anpassung dieser Spinntechnologie für den Einsatz in Umgebungen mit reduzierter Schwerkraft und ohne Atmosphäre. Dies ist eine gewaltige Aufgabe, da sowohl die Schwerkraft als auch der Luftdruck für den Spinnprozess entscheidend sind.
Derzeit entwickeln SLA und ITA experimentelle Spinnmaschinen, die auf Höhenforschungsraketen, Zero-G-Parabelflügen und der ISS geflogen werden sollen. Ziel dieser Experimente ist es, verschiedene Konzepte zu testen und zu validieren, wie der Faserspinnprozess auf dem Mond funktionieren könnte.
Das langfristige Ziel des MoonFibre-Projekts ist es, eine groß angelegte Faserproduktionsanlage auf dem Mond zu schaffen, die nur Rohstoffe und Energie als Input benötigt. Sie würde aus mehreren kubischen Einheiten bestehen, die über geeignete Schnittstellen miteinander verbunden sind, so dass sie sich Rechen- und Stromleistung sowie das Wärmemanagementsystem teilen können. Jede der Einheiten wäre jedoch in der Lage, bei Bedarf unabhängig voneinander zu arbeiten. Dieser Ansatz ermöglicht eine hohe Redundanz und eine einfache Skalierung der Faserproduktion, da die Anlage durch zusätzliche Einheiten leicht erweitert werden kann. Darüber hinaus würden durch die Schaffung mehrerer Einheiten die Produktionskosten minimiert. Viele der Komponenten für eine solche Anlage sind bereits in der Entwicklung für SLA.
Sobald es auf dem Mond eine Versorgung mit Endlosfasern gibt, können daraus verschiedene Ressourcen wie Wolle, Vliesstoffe, Textilien, Kurz- und Endlosfilamente hergestellt werden. Diese können beim Bau des Monddorfes auf vielfältige Weise genutzt werden.

 

Wollmaterial und Vliesstoffe können für Filtration, Schallschutz oder hydroponische Wachstumsmedien verwendet werden. Durch die Kombination dieses Wollmaterials, kurze und kontinuierliche Fasern mit bereits gut erforschtem 3D-Druck mit Mondregolith kann eine viel leichtere Lebensraumstruktur aufgebaut werden, wodurch komplexere Strukturen aufgebaut werden können. Textilien können für die Bekleidung, die Herstellung und Reparatur von EVA-Anzügen, medizinischen Geräten oder zur Herstellung von Seilen und Kabeln verwendet werden. Es werden nur einige Beispiele dafür genannt, was mit den MoonFibres erreicht werden könnte, und es liegt im Rahmen des MoonFibre-Projekts, diese und viele andere Anwendungsfälle zu validieren, indem diese Ressourcen produziert und ihre physikalischen Eigenschaften getestet werden. Da diese Technologie alle anderen Pläne zur Erforschung und Nutzung des Mondes und seiner Ressourcen ergänzt, wird erwartet, dass auch andere Einheiten zusätzliche Möglichkeiten finden werden, die MoonFibres in ihre Konzepte zu integrieren. Aus diesem Grund ist die MoonFibre-Technologie ein einzigartiger Beitrag zur Erreichung von Nachhaltigkeit und Wachstum der zukünftigen Mondsiedlung. Die Entwicklung würde der Textilindustrie auf der Erde zugute kommen, und sie könnte ebenso gut auf dem Mars eingesetzt werden, wo die Nachfrage nach faserbasiertem Material viel größer sein könnte.

 

Das Projekt wird mit Mitteln des Bundeministeriums für Wirtschaft und Energie unter den Förderkennzeichen 50JR1908 und 50RP2000 gefördert.