Tavení měsíčního prachu laserem

Technologie MOONRISE má být použita na Měsíci a tam pomocí laseru roztavit měsíční prach. (Obrázek: LZH)

Na TU Berlín byl vyvinut stavebnicový systém, který umožňuje pomocí pozemských hornin simulovat různé složení regolitu na možných přistávacích místech. (Obrázek: Susanne Baumann)

Na robotickém rameni měsíčního roveru MRA3D již laser MOONRISE úspěšně roztavil celé dráhy z umělého regolitu. (Obrázek: LZH)

3D-tisk na Měsíci: vědci z Laserového centra Hannover e.V. (LZH) a Technické univerzity (TU) Berlín plánují let na Měsíc, aby tam pomocí laserového záření roztavili měsíční prach. V projektu MOONRISE se tým vědců chce zabývat otázkou, jak bychom v budoucnu mohli pomocí laseru vyrábět přistávací plochy, silnice nebo budovy z měsíčního prachu. K tomu chtějí vědci na povrch Měsíce přenést laserový systém, který bude tavit všudypřítomný kamenný prach. Umělá inteligence má tento laserový proces podpořit. Cílem je ukázat, že laserové tavení na Měsíci funguje – a perspektivně ho lze využít k výrobě 3D tištěné infrastruktury pro měsíční základnu.

Jak z vědeckého, tak z ekonomického hlediska je náš pozemský satelit žádaným cílem. Nejenže miliardáři chtějí své bohaté hosty na Měsíc vozit, ale i evropská kosmická agentura ESA má plány na „Moon Village“ [1]. Protože temná odvrácená strana Měsíce by byla vhodná pro výkonné vesmírné dalekohledy, navíc nižší gravitace a absence atmosféry činí Měsíc ideální zastávkou pro budování misí k vzdálenějším cílům ve vesmíru. Jak ale mají vzniknout startovací rampy, přistávací plochy a budovy na povrchu Měsíce? „S náklady až do jednoho milionu dolarů za kilogram by úplná přeprava materiálu ze Země na Měsíc byla extrémně nákladná,“ vysvětluje Jörg Neumann, vedoucí projektu MOONRISE v LZH.

Domy z měsíčního prachu

Rozemletý měsíční kámen, nazývaný také regolit, je na Měsíci naopak hojný a mohl by být použit jako surovina pro 3D tisk. Využití a zpracování místních materiálů se v kosmickém průmyslu označuje jako In-Situ Resource Utilization (ISRU) – a mohl by být klíčovým faktorem pro pokrok v průzkumu Měsíce a vesmíru.

Technologie již byla na Zemi předvedena

Základy pro tento záměr již byly položeny. V předchozím projektu financovaném Nadací Volkswagenu vyvinul vědecký tým kompaktní, odolný laser, který byl úspěšně testován v laboratoři na robotické paži měsíčního roveru. Navíc se vědcům podařilo roztavit regolit v Einsteinově výtahu „Hannover Institute of Technology“ (HiTEC) Leibnizovy univerzity Hannover za měsíční gravitace. Nyní je třeba laser přizpůsobit pro let na Měsíc. Vědci z LZH a TU Berlín chtějí vyvinout letecký model laseru, který bude způsobilý pro použití ve vesmíru.

Umělá inteligence pro použití na Měsíci

Laser bude podporován umělou inteligencí (AI). Kamera na Měsíci bude pořizovat snímky, které budou vědci na Zemi analyzovat pomocí inteligentního systému zpracování obrazu. Tento systém má pomoci při analýze měsíčního prachu roztaveného laserem a umožnit vědcům na Zemi AI-založenou kontrolu procesu a kvality.

Měsíční krajina na TU Berlín

Velkou výzvou je, že AI musí být na použití na Měsíci již předem natrénována. Na TU Berlín vznikne laboratoř, ve které bude regolit fotografován za osvětlení simulující podmínky na Měsíci. Tím vznikne databáze obrázků, na jejichž základě se AI naučí. „Navíc byl v posledních letech vyvinut stavebnicový systém regolitu, který umožňuje přesně simulovat různé možné přistávací místa podle jejich vlastností. Tento systém bude v projektu upraven tak, aby odpovídal finálnímu přistávacímu místu na Měsíci, a laser i AI budou v laboratoři laděny na skutečnou misi,“ vysvětluje Benedict Grefen z pracovní skupiny „Průzkum a pohony“ v oboru kosmické techniky (RFT) TU Berlín. Tento „model povrchové analogie“ bude při misi podporovat rozhodování i v reálném čase.

Let na Měsíc v roce 2024

Projekt MOONRISE-FM má tříletou dobu trvání a je financován německým spolkovým ministerstvem hospodářství a ochrany klimatu částkou 4,75 milionu eur. Řídícím orgánem je Německé centrum pro letectví a kosmonautiku (DLR). Start mise je plánován na rok 2024.

Zdroje: [1] https://blogs.esa.int/janwoerner/2016/11/23/moon-village/