Forschende der TU Bergakademie Freiberg haben von der Raumfahrtausstellung Morgenröthe-Rautenkranz eine seltene Probe Mondgestein (Regolith) aus einem Bohrkern der Luna 16 Mission erhalten. Mit Hilfe eines Röntgen-Computertomografen (CT) hat das Team die Probe untersucht und mit den Informationen 3D Partikelmodelle in bis zu 1500-facher Vergrößerung gedruckt. Doch die Daten dienen nicht nur als Anschauungsmodell der Probe für die Besucherinnen und Besucher der Raumfahrtausstellung, sie könnten künftig zu einer wertvollen Datenbasis für die Wissenschaft werden.
Bisher wurden nur etwa 386 Kilogramm des Mondgesteins Regolith auf die Erde befördert. Regolith-Proben sind darum nur sehr eingeschränkt verfügbar. „Erhält man diese seltenen Proben nicht, stehen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern Nachbildungen, sogenannte Simulantien, des Materials zur Verfügung. Diese können jeweils aber nur einige der Eigenschaften von Regolith wiedergeben, nie alle zusammen“, erzählt Dr. Ralf Ditscherlein vom Institut für Mechanische Verfahrenstechnik und Aufbereitungstechnik (MVTAT). Der wissenschaftliche Mitarbeiter hat die Probe des Mondgesteins durch Zufall bei einem privaten Besuch der Raumfahrtausstellung mit seinen Kollegen entdeckt und für die Analyse mit dem CT angefragt.
„Für die Untersuchung mit dem CT muss die Probe nicht aus dem Probengefäß entnommen werden. Das war entscheidend dafür, dass wir sie überhaupt ausleihen konnten. Zwar liefert ein CT-Scan keine direkte quantitative Information über die chemische Zusammensetzung des Gesteins, aber wir können damit Form und Größe von rund 150 Partikeln analysieren. Diese Informationen können genutzt werden, um die geometrischen Eigenschaften realen Mondregoliths statistisch zu beschreiben und daraus realistischere Modelle und Simulantien abzuleiten. Dies erfolgt mit unseren Partnern des Instituts für Stochastik der Universität Ulm und des Instituts für Partikeltechnik (iPAT) der TU Braunschweig. Partikelgröße und -form beeinflussen beispielsweise das Fließ-, Packungs- und Verdichtungsverhalten des Materials und sind damit für die Auslegung und Bewertung zukünftiger Prozesse zur Verarbeitung von Mondregolith direkt auf dem Mond von großer Bedeutung.”
Vom Zufallsfund zur wertvollen Datenbasis
Nun sind weitere Analysen der Proben geplant. Das Team will die gewonnen Daten Open Access veröffentlichen. Außerdem sollen die Ergebnisse der Untersuchungen publiziert und in einem Kooperationsprojekt als Validierung von Simulationsergebnissen genutzt werden, die mit Regolith-Simulantien arbeiten. „Forschende können die Daten der besser verfügbaren Simulantien dort künftig mit den Daten dieser Regolith-Probe abgleichen. Wer die Simulantien nutzt, interessiert sich insbesondere dafür, wie gut diese künstlichen Materialien das echte Material abbilden und wo sich beide unterscheiden. Die neu gewonnen Daten aus dem seltenen Zufallsfund könnten also zu einer wertvollen Datenbasis für die Wissenschaft werden“, so Ditscherlein.
Regolith-Proben (Regolith-Simulantien) sind immer dann gefragt, wenn Prozesse auf dem Mond auf der Erde simuliert und untersucht werden. An der TU Bergakademie Freiberg laufen beispielsweise die Forschungsprojekte MiniRoxy und Roxy-Pathfinder. Mit einer beim Forschungspartner Airbus und dem Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung patentierten Technologie soll in einem Demonstrator auf dem Mond aus Regolith Sauerstoff hergestellt werden. „Das Institut für Nichteisenmetallurgie und Reinststoffe und das Institut für Mechanische Verfahrenstechnik und Aufbereitungstechnik der TU Bergakademie Freiberg unterstützen die Forschung und nicht zuletzt können Studierende hier sogar Space Resources studieren“, erläutert Prof. Dr.-Ing. Urs A. Peuker, Leiter des Instituts für Mechanische Verfahrenstechnik und Aufbereitungstechnik.
Mit Blick auf die nächsten Schritte ergänzt er: „Besonders freut uns, dass unser neuer Kollege Aswin Kunnathully das Team nun verstärkt und die gewonnenen Daten direkt in die weiteren Arbeiten des Projekts einbringen kann. Wir sind sehr gespannt, welche Erkenntnisse wir aus dem Zufallsfund für diese und weitere Projekte gewinnen können.“
