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Weltraumstaub: Ein neuartiges Heilmittel für einen Mondlander-Killer

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Die Landung eines Raumschiffs auf der Mondoberfläche ist schwierig. Wie Ihnen jeder Ingenieur sagen kann, hilft Staub nicht.

Milliarden von Schotterkörnern, Regolith genannt, werden während einer raketengestützten Landung hochgeschleudert, ein großes Hindernis für die Herstellung zuverlässiger, wiederverwendbarer Lander. Staub ist auch ein notorischer Killer von Robotern, was für die Zukunft der Weltraumforschung und Kommerzialisierung ein kritisches Thema ist. Erschwerend kommt hinzu, dass kommerzielle Missionen, die sich derzeit in der Konzeptphase befinden, ausgefeilter sind als frühere Mondmissionen, und die Größe der Mondlander und die Leistung ihrer Triebwerke sind gewachsen. Das wird das Problem des Weltraumstaubs, der durch die Ummantelung reißen und Motoren und Instrumente verstopfen kann, nur noch viel schlimmer machen.

Eine Lösung besteht darin, Landeplätze auf dem Mond zu bauen, aber das ist unglaublich teuer (120 Millionen US-Dollar pro Land nach einer Schätzung). Eine Alternative kann sein, den Abstieg eines Landers zu verwenden, um in Echtzeit einen Landeplatz zu erstellen.

Genau das testet eine Firma namens Masten Space Systems, die wir auf ZDNet verfolgt haben. Die Idee ist, nahezu sofortige Landeplätze zu schaffen, indem Keramikpartikel in die Raketenfahne injiziert werden, um eine Beschichtung über dem Mondregolith zu bilden, wenn ein Lander auf die Mondoberfläche sinkt. Es ist ein bisschen so, als würde man dem Lander einen Midas-Touch geben – nur einen Keramik-Touch – und es könnte Staubprobleme für zukünftige Missionen erheblich reduzieren.

Das Presto-Landeplatzkonzept heißt in-Flight Alumina Spray Technique (FAST) und wird seit mehreren Monaten mit positiven Ergebnissen getestet.

„Im Anschluss an unseren Phase 1 NASA Innovative Advanced Concepts Award haben wir das letzte Jahr damit verbracht, das FAST-Konzept in Zusammenarbeit mit Honeybee Robotics, der Texas A&M University und der University of Central Florida zu studieren und weiterzuentwickeln“, heißt es in einem kürzlich veröffentlichten Unternehmensbeitrag. “Und wir haben gerade unsere ersten Forschungen abgeschlossen, um zu beweisen, dass die Lösung in der Mondumgebung machbar ist.”

Masten war damit beschäftigt, innovative Konzepte zur Kommerzialisierung von Mondreisen auszudenken. Das Unternehmen hat kürzlich sein GPS-Konzept für den Mond vorgestellt und arbeitet an Möglichkeiten, Wasser mit Landermotoren zu gewinnen – ironischerweise ein Prozess, der absichtlich erhebliche Mengen an Regolith verdrängen würde.

Für den aktuellen Test hat Masten die Dicke ermittelt, die erforderlich ist, damit die Pads effektiv arbeiten.

Beispielsweise würde ein groß angelegtes menschliches Landesystem der Artemis Aluminiumoxidpartikel mit einem Durchmesser von etwa 0,5 Millimetern benötigen, um das Triebwerk zu passieren, ohne zu schmelzen. Die Partikel würden mit ungefähr 1.500 Metern pro Sekunde auf die Mondoberfläche auftreffen, um eine erste Basisschicht auf der Mondoberfläche zu bilden, die ungefähr 1 Millimeter dick ist.

Nachdem die Basisschicht abgeschieden ist, müssten sich Aluminiumoxidpartikel mit einem Durchmesser von ungefähr 0,024 Millimetern aufheizen und verflüssigen, wenn sie durch den Motor laufen. Diese Partikel würden mit etwa 650 Metern pro Sekunde auf die Oberfläche auftreffen und zusätzliche Schichten bilden, die den Landeplatz aufbauen und verstärken. Die vollständige Entfaltung würde 10 Sekunden dauern, um 186 Kilogramm Aluminiumoxid in bis zu 30 Metern Höhe über der Mondoberfläche freizusetzen und einen Landeplatz mit 6 Metern Durchmesser zu schaffen. Das Pad würde dann 2,5 Sekunden zum Abkühlen benötigen, bevor das Fahrzeug für eine sichere Landung aufsetzt.

Wenn diese Art der Berechnung den technischen Problemlöser in Ihnen nicht zum Leuchten bringt, ist es Zeit für Urlaub und Auftanken. Die Raumfahrt ist dank des aufkeimenden kommerziellen Raumfahrtsektors wieder die Heimat einiger der kreativsten Ingenieurs- und angewandten Chemie der Welt.

Die Lösung ist noch weit von der Umsetzung entfernt, aber Masten hat große Pläne für den Mond und darüber hinaus. Auch den Mars hat das Unternehmen ehrgeizig im Visier.

„In Phase I haben wir die Technologiereife vorangetrieben und den Grundstein für die zukünftige Entwicklung gelegt. In der nächsten Phase ist es unser Ziel, die Landeplatztechnologie durch Testen in einer Mondumgebung weiter zu reifen. Mit Blick in die Zukunft kann das FAST-Konzept auf andere planetarische Körper wie den Mars angewendet werden, wo lose Regolith auch Risiken für menschliche und Robotermissionen birgt.”

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