Artemis plant eine Mondbasis mit italienischem Wohnmodul. Von Biomaterialien aus Hongkong bis zu Nasa-Projekten: 3D-Druck formt künftige Wohnräume auf Mond und Mars.
Dank des Artemis-Programms rückt die Rückkehr des Menschen zum Mond und seine dauerhafte Präsenz auf der Mondoberfläche in den kommenden Jahren immer näher.Bei dieser Mission soll auch das erste in Italien entwickelte Wohnmodul für den Mond eine Hauptrolle spielen. Gleichzeitig arbeitet die wissenschaftliche Gemeinschaft bereits an der Aussicht, den Mars zu kolonisieren.
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Forschende der Hong Kong University of Science and Technology (HKUST) haben eine innovative Rezeptur für den 3D-Druck von Wohnstrukturen auf dem Roten Planeten entwickelt. Sie kombinieren dafür drei Elemente: Gelatine, Hefe und Regolith.
Was ist marsianischer Regolith?
Die vom Bauingenieur Jishen Qiu geleitete Studie ist in der Fachzeitschrift Chem Circularity erschienen und wurde von Interesting Engineering. (Quelle auf Italienisch) vorgestellt.
Die auffälligste Neuerung ist zweifellos der marsianische Regolith, also die Schicht aus Gesteinsmaterial – bestehend aus feinem Staub, Sand, Kieseln und Felsfragmenten –, die die gesamte Oberfläche des Planeten bedeckt.
Der von den Forschenden in Hongkong entwickelte Verbundstoff soll ihn als strukturelle Basis nutzen, um Volumen und Masse für die Gebäude zu schaffen.
Zu diesem „lokalen“ Rohstoff kommen jedoch ein sehr spezieller Hefestamm, der mit Haftproteinen konstruiert ist – nach dem Vorbild des natürlichen Klebstoffs, mit dem Miesmuscheln sich an Felsen festsetzen – sowie Gelatine, die als Bindemittel und Nährstoff für die Hefe dient.
In den Versuchen an der HKUST haben die Forschenden außerdem versucht, das eisige Klima des Mars als natürlichen Gefriertrockner, um Energie zu sparen, zu nutzen und ein Schmelzen der Minerale zu vermeiden.
Beim Druck in der 3D-Druckanlage setzten sie deshalb auf niedrige Temperaturen und einen reduzierten Luftdruck, um die Sublimation des Eises zu Dampf zu fördern. So entstand ein fester, leichter Schaum.
Tests in simulierten Umgebungen haben gezeigt, dass der neue Verbundstoff einer Druckbelastung standhält, ähnlich wie Leichtbeton. Er eignet sich damit für den Bau mehrstöckiger, vollständig recycelbarer Strukturen.
Offen bleiben jedoch einige kritische Punkte für die Nachhaltigkeit dieser Mars-Architektur. Dazu zählen die Überlebensfähigkeit der Mikroorganismen in der Umgebung des Planeten und die Abhängigkeit von Ressourcen, die von der Erde geliefert werden.
Biomaterialien für zirkuläre Architektur und Nasa-Projekte
Der Einsatz von Hefe in 3D-Fertigungstechnologien hat bereits ein Vorbild in den Laboren der Chalmers University of Technology in Schweden, wie MaterialDistrict (Quelle auf Italienisch) berichtet.
Das schwedische Team hat einen Hydrogel auf Basis von Hefe und Zellulose entwickelt, um biologisch abbaubare Bauteile für die Architektur herzustellen. Der Ansatz zeigt zudem, wie die Nutzung von Reststoffen aus der Lebensmittelindustrie eine zirkuläre Architektur fördern kann – auf der Erde wie bei Raumfahrtmissionen.
Parallel zur akademischen Forschung treibt die Raumfahrtindustrie die 3D-Drucktechnologie im industriellen Maßstab für Weltraumhabitate voran. Wie Rinnovabili.it (Quelle auf Italienisch) berichtet, hat die Nasa in den vergangenen Jahren rund 57,2 Millionen Dollar für das Projekt Olympus bereitgestellt, das sich dem Aufbau dauerhafter Infrastruktur auf dem Mond und auf dem Mars widmet.
Zu den praktischen Anwendungen dieser Technologien gehört Mars Dune Alpha, eine 150 Quadratmeter große, in Houston im 3D-Druck gefertigte Struktur. Dieses Wohnmodul nutzt die Nasa in den CHAPEA-Analogmissionen, um das Leben von Menschen auf dem Mars zu erproben und damit die Grundlage für künftige menschliche Kolonisationen im Weltraum zu legen.