Laserschmelzen von extraplanetarem Gestein unter Mondbedingungen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Ludger Overmeyer; Professor Dr.-Ing. Enrico Stoll
• Fachliche Zuordnung: Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 458595944

Das übergeordnete Ziel des beantragten Projektes ist die Bestimmung des Einflusses von verringerter Gravitation und Vakuum auf das Laserschmelzen von extraplanetarem Gesteinspulver als Grundlage für den Aufbau von Infrastruktur durch In-Space-Ressource-Utilization (ISRU) auf anderen Himmelskörpern. Der Fokus liegt dabei auf der Nutzung von lunarem Regolith, da der Mond als Ziel der internationalen Raumfahrt aktuell stark in den Fokus tritt und derzeit keine hinreichende wissenschaftliche Basis zum Laserschmelzen unter Mondbedingungen existiert. Laser Powder Bed Fusion (LPBF) von Regolith hat das Potenzial, die Kosten und Transportbedarfe künftiger Raumfahrtmissionen drastisch zu senken. Mit dem Forschungsgerät des Einstein-Elevators steht die notwendige Infrastruktur zur Untersuchung des Laserschmelzens von Regolith unter Mondgravitation zur Verfügung. Es können bis zu 100 Versuche bei je 4 Sekunden Schwerelosigkeit pro Tag (8 Std.) durchgeführt werden, was dieses Forschungsgerät im internationalen Umfeld einzigartig macht. Die atmosphärischen Bedingungen auf der Mondoberfläche können durch ein Vakuum hinreichend angenähert werden.Für das Projekt werden Regolith-Simulanten hergestellt, deren chemische und mineralogische Zusammensetzung analysiert werden. Die Partikeleigenschaften und ihre Wechselwirkung mit dem Prozess im Hinblick auf den thermischen Eintrag werden experimentell und simulativ untersucht. So soll ermittelt werden, wie die Mondbedingungen das Schmelzverhalten von Mondgestein unter Berücksichtigung der verringerten Wärmeabfuhr und Gravitation beeinflussen. Zudem wird der Einfluss natürlicher Schwankungen in der Zusammensetzung des Regoliths auf das Schmelzverhalten untersucht. Das Projekt wird somit durch experimentelle Methoden und Simulation zeigen, welche Materialeigenschaften unter verringerter Schwerkraft und Vakuum im Vergleich zu irdischen Bedingungen erzeugt werden können. Ein abgeleitetes Modell wird die Vorhersage der Eigenschaften der Schmelzprodukte erlauben.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen