Wenn die Menschheit eines Tages den Mars kolonisieren soll, müssen wir lernen, wie wir die meisten Nahrungsmittel und Geräte herstellen, die wir zum Überleben auf dem Roten Planeten selbst benötigen.
Das liegt daran, dass es unerschwinglich teuer ist, Materialien in den Weltraum zu bringen. Zum Beispiel kostet es etwa 54.000 $ (47.000 £) für das NASA Space Shuttle, nur 1 kg (2,2 Pfund) Nutzlast in die Erdumlaufbahn zu bringen.
Alles, was auf dem Planeten hergestellt werden kann, spart daher Gewicht und Geld – ganz zu schweigen von der Tatsache, dass Astronauten eine Möglichkeit brauchen, es vor Ort zu reparieren, wenn etwas kaputt geht.
Jetzt haben Forscher der Washington State University (WSU) einen Weg gefunden, Werkzeuge und Raketenteile mit Staub auf der Marsoberfläche in 3D zu drucken.
Der Durchbruch könnte zukünftige Raumfahrt billiger und praktischer machen, behaupten die Forscher.
Forscher der Washington State University (WSU) haben einen Weg gefunden, Werkzeuge und Raketenteile mit Staub auf der Marsoberfläche in 3D zu drucken
Thy stellte die Werkzeuge aus zwischen fünf und 100 Prozent marsianischem Regolith her, einer schwarzen pulvrigen Substanz, die das felsige, anorganische Material auf der Marsoberfläche imitieren soll, das von einem Roboterarm oder Rover gesammelt werden könnte
Der Transport von Materialien zum Mars wäre ebenfalls enorm teuer, sodass alles, was auf dem Planeten hergestellt werden kann, Gewicht und Geld sparen würde
“Im Weltraum ist 3D-Druck etwas, das passieren muss, wenn wir an eine bemannte Mission denken wollen, weil wir wirklich nicht alles von hier aus tragen können”, sagte Professor Amit Bandyopadhyay von der School of Mechanical and Materials Engineering der WSU.
„Und wenn wir etwas vergessen haben, können wir es nicht zurückholen.“
Zusammen mit den Doktoranden Ali Afrouzian und Kellen Traxel verwendete Prof. Bandyopadhyay einen pulverbasierten 3D-Drucker, um simulierten Marsgesteinsstaub (bekannt als Regolith) mit einer Titanlegierung zu mischen.
Titan wird aufgrund seiner Festigkeit und Hitzebeständigkeit häufig in der Weltraumforschung verwendet.
Ein Hochleistungslaser erhitzte die Materialien dann auf über 2.000 °C (3.632 °F), um sie zu schmelzen.
Die geschmolzene Mischung wurde dann auf eine sich bewegende Plattform gegossen, wodurch die Forscher verschiedene Größen und Formen herstellen konnten.
Nachdem das Material abgekühlt war, testeten die Forscher es auf Festigkeit und Haltbarkeit.
Sie entdeckten, dass kleine Mengen von simuliertem zerkleinertem Marsgestein gemischt mit einer Titanlegierung ein starkes Hochleistungsmaterial ergeben, das zur Herstellung von Werkzeugen und Raketenteilen auf dem Roten Planeten verwendet werden könnte.
Sie stellten Werkzeuge her, die zwischen fünf und 100 Prozent aus Regolith vom Mars bestanden, einer schwarzen pulvrigen Substanz, die das felsige, anorganische Material auf der Marsoberfläche imitieren soll, das von einem Roboterarm oder Rover gesammelt werden könnte.
Die aus fünf Prozent Regolith hergestellten Teile zeigten bessere Eigenschaften als die Titanlegierung allein, was bedeutete, dass sie zur Herstellung leichterer Teile verwendet werden konnten, die dennoch schwere Lasten tragen konnten
“Es gibt Ihnen ein besseres Material mit höherer Festigkeit und Härte, so dass es bei einigen Anwendungen deutlich besser abschneiden kann”, sagte Bandyopadhyay.
Die Forscher entdeckten, dass kleine Mengen von simuliertem zerkleinertem Marsgestein gemischt mit einer Titanlegierung ein starkes Hochleistungsmaterial ergeben
Der 3D-Druck könnte ein wichtiges Werkzeug sein, wenn Menschen hoffen, den Roten Planeten zu kolonisieren
Die Teile, die zu 100 Prozent aus Regolith hergestellt wurden, waren spröde und rissen leicht, aber Bandyopadhyay behauptet, dass das Material immer noch als Beschichtung für Strahlungsschilde verwendet werden könnte.
Bandyopadhyay sagte, die im International Journal of Applied Ceramic Technology veröffentlichte Studie sei nur ein Anfang, und zukünftige Forschung könne bessere Verbundwerkstoffe mit verschiedenen Metallen oder 3D-Drucktechniken hervorbringen.
“Dies beweist, dass es möglich ist, und vielleicht sollten wir in diese Richtung denken”, sagte er.
“Weil nicht nur Kunststoffteile schwach sind, sondern Metall-Keramik-Verbundteile, die stark sind und für jede Art von Strukturteilen verwendet werden können.”
Prof. Bandyopadhyay hat zuvor an ähnlichen Experimenten gearbeitet und 2011 für die NASA 3D-Druck verwendet, um Teile aus simuliertem zerkleinertem Mondgestein – oder Mond-Regolith – herzustellen.
Seitdem arbeiten Raumfahrtagenturen immer mehr mit 3D-Druck, und die Internationale Raumstation verfügt jetzt über eigene Geräte, um die Materialien, die sie vor Ort und für Experimente benötigen, herzustellen.
Die NASA plant, in den 2030er Jahren nach der ersten Landung auf dem Mond eine bemannte Mission zum Mars zu schicken
Der Mars ist der nächste große Sprung für die Erforschung des Weltraums durch die Menschheit geworden.
Aber bevor Menschen den roten Planeten erreichen, werden Astronauten eine Reihe kleiner Schritte unternehmen, indem sie für eine einjährige Mission zum Mond zurückkehren.
Details der Mission in der Mondumlaufbahn wurden als Teil einer Zeitleiste von Ereignissen enthüllt, die zu Missionen zum Mars in den 2030er Jahren führten.
Die Nasa hat ihren vierstufigen Plan (im Bild) skizziert, der es Menschen hoffentlich eines Tages ermöglichen wird, den Mars auf dem Humans to Mars Summit zu besuchen, der gestern in Washington DC stattfand. Dies wird in den kommenden Jahrzehnten mehrere Missionen zum Mond nach sich ziehen
Im Mai 2017 skizzierte Greg Williams, stellvertretender stellvertretender Administrator für Politik und Pläne bei der Nasa, den Vier-Stufen-Plan der Weltraumbehörde, von dem sie hofft, dass es Menschen eines Tages ermöglichen wird, den Mars zu besuchen, sowie den erwarteten Zeitrahmen.
Phase eins und zwei wird mehrere Reisen in den Mondraum beinhalten, um den Bau eines Lebensraums zu ermöglichen, der einen Ausgangspunkt für die Reise bietet.
Das letzte Stück der gelieferten Hardware wäre das eigentliche Deep Space Transport-Fahrzeug, das später verwendet werden würde, um eine Besatzung zum Mars zu bringen.
Und 2027 wird eine einjährige Simulation des Lebens auf dem Mars durchgeführt.
Die Phasen drei und vier werden nach 2030 beginnen und dauernde Expeditionen der Besatzung zum Marssystem und zur Marsoberfläche umfassen.