Nützlicher Mondstaub
Forscher*innen der TU Berlin entwickeln ein innovatives
Herstellungsverfahren für Solarzellen aus Mond-Regolith für eine künftige
Mondbasis
Der Bau einer Mondbasis als Ausgangspunkt für die weitere Erforschung des
Weltraums sowie zukünftige Marsmissionen ist eines der Kernelemente der
derzeitigen internationalen Weltraumstrategien. Ein zentraler Bestandteil
ist dabei eine möglichst autarke Energieversorgung von einer zukünftigen
Mondstation. Die Deutsche Raumfahrtagentur im Deutschen Zentrum für Luft-
und Raumfahrt (DLR) fördert jetzt im Rahmen des Programms „Forschung und
Exploration“ mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und
Klimaschutz das Verbundvorhaben „SoMo – Ein innovatives
Herstellungsverfahren für Solarzellen aus Mond-Regolith“ zwischen dem
Fachgebiet Raumfahrttechnik der TU Berlin und der JPM Silicon GmbH.
Dr. Thomas Driebe von der Deutschen Raumfahrtagentur zur Förderung: „Die
Beteiligung an europäischen Mondmissionen sowie dem Artemis-Programm der
NASA ist bereits heute ein wichtiger Beitrag Deutschlands in der
Weltraumforschung und Exploration. Eine bemannte Mondbasis rückt dabei in
greifbare Nähe und somit auch die Frage nach der Versorgung mit Rohstoffen
und Energie. Die Photovoltaik spielt hierbei eine entscheidende Rolle. Mit
dem Vorhaben sehen wir eine hervorragende Schnittmenge zwischen
Weltraumforschung und dem weiteren Ausbau der terrestrischen Photovoltaik,
so dass wir mit vielversprechenden Ergebnissen auch dem Schritt in den
Weltraum selbst entgegensehen.”
Vor-Ort-Produktion ersetzt kostspieligen Transport durch Raketen
Um die Nachhaltigkeit einer Mondmission zu erhöhen und ihre Kosten zu
senken, ist die Entwicklung von ISRU-Technologien besonders wichtig für
die zukünftige Erforschung des Mondes. ISRU steht für "In-situ Resource
Utilization" (Nutzung von Ressourcen vor Ort). Dabei handelt es sich um
die Erzeugung von Produkten und Betriebsstoffen wie Wasser, Sauerstoff,
Bauprodukte oder Elektrizität aus vor Ort verfügbaren Materialien und
Ressourcen wie Mondstaub (Mondregolith) und Sonnenlicht. Die Technologien
können dazu beitragen, die Mission mit den benötigten Materialien und
Verbrauchsgütern zu versorgen, die andernfalls mit großem Aufwand von der
Erde geliefert werden müssen. Laut Prof. Dr. Enrico Stoll, Leiter des
Fachgebietes Raumfahrttechnik der TU Berlin, kostet der Transport von
einem Kilogramm Material zum Mond derzeit rund eine Million Euro. „Die
Energieversorgung durch lunare Ressourcen für eine zukünftige Mondbasis
ist daher ein Schwerpunkt unserer Weltraumforschung“, so Enrico Stoll.
Voll funktionsfähige Solarzellen
Das SoMo-Projekt leistet einen Beitrag zu dieser Forschung, indem es den
weithin verfügbaren Mondstaub als Rohstoff für die Herstellung von
Solarpaneelen auf dem Mond nutzt. Die im Projekt angewandte
Herstellungstechnik ermöglicht die Produktion von Siliziumzellen unter
Verwendung zweier auf dem Mond weithin verfügbarer Ressourcen: das
Mondregolith für die Herstellung von Glassubstraten und UV-Licht. Das
Endprodukt ist eine Siliziumzelle auf einer Pufferschicht aus
Aluminiumoxid. Damit sind die ersten Schritte in Richtung einer
nachhaltigen Produktion voll funktionsfähiger Solarzellen auf dem Mond
getan.
Simulate für Mondstaub
Das notwendige Glassubstrat wird vom Fachgebiet Raumfahrt der TU Berlin
hergestellt. Die Arbeitsgruppe um Enrico Stoll hat verschiedene Simulate
für das Mondregolith entwickelt. Diese Pulver ahmen die Eigenschaften
verschiedener Bodenproben nach, die im Rahmen des Apollo-Programms zur
Erde gebracht wurden. Das Glas wird hergestellt, indem die Simulate bei
sehr hohen Temperaturen (über 1500° C) geschmolzen werden. Das gewonnene
Glas wird anschließend vom Team der TU Berlin geformt und nachbearbeitet.
Der Projektpartner JPM Silicon GmbH erzeugt anschließend aus dem
Glassubstrat eine Siliziumschicht, die dann in eine Solarzelle umgewandelt
wird.
Nachhaltige Nutzung von Mondressourcen
„Ziel des Projekts ist es, eine möglichst autarke Energieversorgung für
Explorationsprojekte auf dem Mond zu gewährleisten und gleichzeitig einen
angemessenen Wirkungsgrad der Solarzelle zu erzielen“, so Projektleiter
Juan Carlos Ginés Palomares. „Am Fachgebiet Raumfahrttechnik führen wir
derzeit mehrere Projekte zur Erforschung und nachhaltigen Nutzung von
Mondressourcen durch. Diese gemeinsamen Forschungsarbeiten sind ein
wichtiger Schritt zur Verwirklichung unserer Vision einer sich selbst
tragenden Monderkundung, die langfristige und wirkungsvolle
Erkundungsmissionen ermöglicht.“
