Månen är inte bara jordens närmaste himmelska granne. Det är också en naturlig vägpunkt för alla uppdrag som kommer att gå till Mars eller bortom de kommande åren. Det är inte så konstigt varför rymdbyråer som NASA, Roscosmos, ESA och Kina hoppas kunna skicka besättningsuppdrag där inom en snar framtid och bygga baser som kan användas för att leverera och tanka uppdrag på väg till djupa rymden.
Hittills har alla förslag till en månbas baserat sig på resursutnyttjande på plats (ISRU) och 3D-utskrift - där robotar kommer att tillverka basen ur månregolit. För detta ändamål samlades Laser Zentrum Hannover (LZH) och Institute of Space Systems (IRAS) vid Tekniska universitetet i Braunschweig för att utveckla ett lasersystem som kan förvandla måndamm till byggnadsmaterial.
Förmågan att generera byggnadsmaterial med hjälp av lokala resurser är ett absolut måste för rymdutforskningens framtid. För närvarande är kostnaderna för att starta nyttolaster till månen fortfarande oöverkomligt dyra - uppskattas till ungefär 780 000 dollar per kilogram (355 000 dollar per pund). Av detta skäl innebär de mest kostnadseffektiva planerna att tillverka allt direkt på månens yta.
Gå in i MOONRISE-projektet, som syftar till att gifta sig med laserteknik med en rover-design. Som Niklas Gerdes, forskningsassistent från
”Vi vill föra ett lasersystem till månen, som är tänkt att smälta måndamm, den så kallade regoliten. Vi skulle alltså ta det första steget för att ta Additive Manufacturing, det vill säga 3D-utskrift, till månen. ”
Som en
Liksom olika 3D-tryckkoncept som utforskas är idén att förvandla månregolit till en smält keramik. Denna viskösa vätska trycks sedan ut och fryser vid kontakt med den frigna månmiljön för att bilda fundament, väggar och interiörer i strukturer. Denna metod är ett möjligt sätt ESA planerar att bygga sin föreslagna International Moon Village, en månbas som skulle fungera som en andlig efterföljare för ISS.
Planen är att starta MOONRISE ombord på en invigningsflyg som tillhandahålls av
Väl där, kommer MOONRISE att använda sin laser för att smälta regolit till fördefinierade strukturer (en process som spelas in med högupplösta kameror). Skulle månsexperimentet visa sig vara framgångsrikt, förväntar sig forskarteamet att teknologin kommer att skalas upp för att producera hela måninfrastrukturer - som fundamenter, stigar och landningsytor.
Detta kommer att representera kulminationen av tester som har ägt rum i nio månader med finansiering från Volkswagen Foundation, som ägnas åt att stödja den senaste forskningen. Som IRAS, professor Enrico Stoll förklarade, kommer det också att vara kulminationen på många års hårt arbete och lukrativt samarbete.
”IRAS och LZH har arbetat tillsammans om den underliggande processen för MOONRISE-tekniken sedan 2015,” sade han. "Nu genom projektet har vi möjlighet att visa additiv tillverkning utanför jorden och jordens bana för första gången i historien."
Resultaten från de tidigare testerna är lovande, vilket validerade systemets laserhårdvara och optik. Vetenskapsteamet har också använt material som alltmer liknar månregolit för att se om lasern kan smälta dem. För närvarande arbetar teamet med att integrera lasern så att den passar in i bagagerummet i lunarrover så att den kan skjuta ut från undersidan.
Efter att integrationsprocessen är klar testas hela systemet för att se om det kan överleva resan genom rymden - där det kommer att bli utsatt för de fysiska chocker som är förknippade med lanseringar och enorma temperaturskillnader. Andra tester involverar hur lasern kommer att prestera i en lägre tyngdkraftsmiljö. Sade prof. Ludger Overmeyer, ordförande för LZH: s vetenskapliga direktorat:
"Med det nyöppnade forskningscentret HITec (Hannover Institute of Technology) och" Einstein Elevator "har vi den nödvändiga infrastrukturen till vårt förfogande i storstadsregionen Hannover-Braunschweig för att genomföra topp rymdforskning i framtiden. Med Einstein-hissen är det möjligt att simulera månens omgivnings- och gravitationsförhållanden. Experiment i denna storskaliga forskningsenhet, under förhållanden som på månen, utgör en solid grund för det extraordinära projektet. ”
"Det planerade direkta beviset för att vi kan bearbeta månregolit med redan tillgängliga hårdvarukomponenter är avgörande för planeringen av framtida uppdrag," sa Stefan Linke, ingenjör vid IRAS. ”Således blir större och mer hållbara projekt på ytan av vår kosmiska granne möjliga. ”
Oavsett utfallet av måntesterna är det säkert att projektet ger värderade vetenskapliga och tekniska data om livskraften för 3D-tryckning på månen. Till slut kommer dessa och andra tester att hjälpa till att informera alla framtida ansträngningar för att bygga International Moon Village och alla andra månposter som byggs under de kommande decennierna.
