Möchten Sie Strukturen auf dem Mond bauen? Sprengen Sie den Regolith einfach mit Mikrowellen

Mikrowellen eignen sich nicht nur zum Erhitzen von Essensresten. Sie können auch Landeplätze auf anderen Welten errichten – zumindest laut einer Studie, die von einem Konsortium aus Wissenschaftlern der University of Central Florida, der Arizona State University und Cislune, einem privaten Unternehmen, veröffentlicht wurde. Ihre Forschung zeigt, wie eine Kombination aus Sortierung des Mondbodens und anschließender Bestrahlung mit Mikrowellen einen Landeplatz für zukünftige Raketen auf dem Mond schaffen kann – und umliegende Gebäude davor bewahren kann, von Staubpartikeln mit einer Geschwindigkeit von 10.000 km/h gesprengt zu werden.

Dieses System funktioniert größtenteils, weil bestimmte Mineralien auf der Mondoberfläche magnetisch sind und dieselben Mineralien auch sehr anfällig für die Erwärmung durch Mikrowellen sind. Insbesondere eine Art glasartiges Mineral namens Ilmenit, das etwa 1–2 % der Mondoberfläche ausmacht, ist stark magnetisch.

Ilmenit entsteht, wenn der Mond von kleinen Meteoriten getroffen wird, und bildet Material, das Agglutinate genannt wird. Bei älteren Mondböden (d. h. solchen, die nicht kürzlich von einem Meteor gesprengt wurden) bestehen bis zu 60 % des Bodens aus diesen Agglutinaten, während dies bei „jüngeren“ Mondböden nur etwa 20 % der Fall ist. Daher sind die Konzentrationen an einigen Stellen, an denen sich erhebliche Mengen an älterem Regolith befinden, hoch genug.

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Wenn zukünftige Entdecker also einen Landeplatz bauen wollten, könnten sie diesen älteren Boden mit starken Mikrowellen angreifen, um ihn zusammenzusintern und eine ausreichend haltbare Oberfläche zu schaffen, die es einer Rakete ermöglichen würde, darauf zu landen, ohne alles um ihn herum sandzustrahlen. Dieses Sandstrahlen wäre besonders schädlich, da es keine Luft gibt, die die Staubpartikel verlangsamt, wie es auf der Erde der Fall wäre.

Die Lösung scheint einfach zu sein: Bestrahlen Sie den Boden mit Mikrowellen, um ihn zusammenzusintern. Systeme können jedoch immer verbessert werden, und dieser Mikrowellensinterprozess bildet da keine Ausnahme. Die Forscher fanden heraus, dass sie die Menge der von ihm absorbierten Mikrowellen und damit die Wirksamkeit des Erhitzungsprozesses erhöhen könnten, indem sie den Regolith einem Prozess namens Aufbereitung unterziehen.

Bei der Aufbereitung wird in diesem Fall der Boden gesiebt und mit einem Magnetfeld beaufschlagt, wodurch sich der stärker magnetische Boden in Richtung des Magneten bewegt, während der nichtmagnetische Boden einfach auf den Boden zurückfällt. Dr. Phil Metzger, einer der Hauptautoren der Studie, vergleicht den Prozess mit dem, was Recycler hier auf der Erde tun: Sie sortieren Material nach seiner magnetischen Stärke und ermöglichen so die Trennung von magnetischem Material wie normalem Stahl vom wertvolleren Edelstahl Stahl, der nicht magnetisch ist.

Wenn auf dem Mond der Magnet ausgeschaltet ist, ruht der magnetische Boden auf dem nichtmagnetischen Boden. Und da der magnetische Boden auch viel anfälliger für Mikrowellen ist, könnte der Aufbereitungsprozess die Energiemenge, die das Material absorbiert, um 60–80 % erhöhen.

Das ist eine absurde Verbesserung und könnte die für eine solche Mission erforderliche Größe der Mikrowellen-Stromversorgung drastisch verringern. Angesichts des Gewichts einiger Mikrowellen-Netzteile könnte jede Gewichtsreduzierung die Kosten des Gesamtprogramms drastisch senken.

Das Papier befasst sich auch mit anderen möglichen Methoden zur Erstellung von Landeplätzen, einschließlich polymerbasierter und pflasterbasierter Landeplätze. Allerdings ist die Kosteneffizienz der Nutzung von In-situ-Ressourcen, wie sie beispielsweise im Mikrowellensinterprojekt zum Einsatz kommen, am effektivsten zum aktuellen Preisniveau, um Geräte in die Umlaufbahn zu bringen.

Während dieser Preis in den kommenden Jahrzehnten deutlich sinken könnte, scheint diese Technik eine der besten für die Artemis-Missionsplaner zu sein, die hoffen, irgendwann in diesem Jahrzehnt wieder eine wiederverwendbare Rakete auf dem Mond landen zu können. Zu den nächsten Forschungsschritten gehören vorerst Tests der Mikrowellen-Energiequelle und die Durchführung ähnlicher Tests am Boden in einer simulierten Mondumgebung, auch im Vakuum. Wenn man sich ein paar in der Mikrowelle zubereitete Mahlzeiten als Vorbild nehmen kann, ist es jedoch möglicherweise nicht die beste Idee, an dem resultierenden Material zu riechen.

Erfahren Sie mehr:UCF – Methoden zum Bau von Mondlandeplätzen können Mikrowellen-Mondboden beinhalten.UT – Wie baut man Landeplätze auf dem Mond am besten? Landeplätze und andere Strukturen auf dem Mond aus Regolith zu bauen

Hauptbild: Künstlerische Darstellung einer Mondbasis. Bildnachweis – NASA