A holdpor szilárdítása lézerrel

A MOONRISE-technológia a Holdon fog alkalmazásra kerülni, ahol a holdporra lézert használnak az olvasztáshoz. (Kép: LZH)

Az Berlin Műszaki Egyetemen egy építőelemekből álló rendszer került kifejlesztésre, amellyel a földi kőzetek segítségével szimulálhatók a különböző összetételek a holdfelszíni régolitban a lehetséges leszállóhelyeken. (Kép: Susanne Baumann)

Az MRA3D holdjárat robotkarjánál a MOONRISE-lézer már sikeresen megolvasta egész pályákat mesterséges regolithoz. (Kép: LZH)

3D nyomtatás a Holdon: a Hannover Laser Központ Egyesület (LZH) és a Berlin Műszaki Egyetem (TU) tudósai repülést terveznek a Holdra, hogy ott lézerfénnyel olvasztják meg a holdi port. A MOONRISE projekt keretében a kutatócsoport arra kíváncsi, hogyan tudnánk a jövőben lézerrel leszállópályákat, utakat vagy épületeket készíteni holdi porról. Ehhez a kutatók egy lézeres rendszert szeretnének a holdfelszínre vinni, amely megolvasztja a helyben található kőzetport. A folyamat támogatására mesterséges intelligenciát alkalmaznak. Céljuk bebizonyítani, hogy a lézeres olvasztás a Holdon működik – és perspektivikusan az 3D-nyomtatott infrastruktúra kialakítására is használható lehet egy holdbázis számára.

Mind tudományos, mind gazdasági szempontból a Földünk kísérője egy vonzó célpont. Nemcsak a milliárdosok repülnek majd a Hold körül, hogy jól fizető vendégeiket elhozzák, hanem az európai űrügynökség, az ESA is terveket sző egy „Holdfalu” [1] kiépítésére. Mert a Hold sötét oldalát kiválóan lehetne nagy teljesítményű űrteleszkópok számára kihasználni, emellett a kisebb gravitáció és az atmoszféra hiánya miatt ideális köztes állomás lehet a távolabbi űrbeli küldetésekhez. De hogyan alakulnak majd ki a kilövőállomások, leszállópályák és épületek a holdfelszínen? „Egy kilogramm anyag teljes szállítása a Földről a Holdra akár egymillió dollárba is kerülhet, így a teljes szállítás rendkívül drága lenne” – magyarázza Jörg Neumann, a MOONRISE projekt vezetője az LZH-nál.

Házak holdi porból

A finomra őrölt holdi kőzet, az úgynevezett regolith, azonban bőségesen rendelkezésre áll a Holdon, és felhasználható 3D-nyomtatásra. A helyszínen található anyagok felhasználása és feldolgozása a űrkutatásban az In-Situ Resource Utilization (ISRU) néven ismert – és döntő szerepet játszhat a Hold és az űrkutatás további fejlődésében.

A technológiát már a Földön bemutatták

A projekt alapjai már megvannak. A Volkswagen Alapítvány támogatásával készült elődprojektben a kutatócsoport egy kompakt, strapabíró lézert fejlesztett ki, amelyet sikeresen teszteltek a Hold-ról érkező robotkaros roboton. Emellett sikerült a kutatóknak a regolithot megolvasztaniuk Einstein Elevator nevű berendezésben, a Hannoveri Műszaki Egyetem (HiTEC) laborjában, a Leibniz Egyetem Hannover égési gravitációs körülményei között. Most azon dolgoznak, hogy a lézert alkalmassá tegyék a Holdra repülésre. A LZH és a TU Berlin tudósai egy olyan lézerrepülő modellt szeretnének kifejleszteni, amely alkalmas a űrbeli alkalmazásra.

Mesterséges intelligencia a Holdon való alkalmazáshoz

A lézert mesterséges intelligencia (MI) támogatja. Egy kamera fog fényképeket készíteni a Holdon, amelyeket a kutatók a Földön egy intelligens képfeldolgozó rendszer segítségével értékelnek ki. A rendszer segíteni fog a lézerrel megolvasztott holdi por elemzésében, és lehetővé teszi a tudósok számára a folyamatok és a minőség ellenőrzését MI-alapú módon.

Holdfelszín a TU Berlinen

A legnagyobb kihívás: a MI-t már a Holdra küldés előtt meg kell tanítani. A TU Berlinen egy labor fog épülni, ahol a regolithot olyan megvilágítási körülmények között fényképezik majd, amelyek a Holdon is jellemzőek. Így létrejön egy képgyűjtemény, amellyel a MI tanulhat. „Az elmúlt években kifejlesztettünk egy regolith építőelemet, amely lehetővé teszi, hogy a leszállási helyek tulajdonságait pontosan reprodukáljuk. Ezt a modellt a projekt során a végső leszállási helyhez igazítjuk, így a laborban a lézer és a MI a valódi holdküldetésre lesz hangolva” – magyarázza Benedict Grefen, az „Exploration and Propulsion” kutatócsoport tagja a TU Berlin űrkutatási szakterületén (RFT). Az így kialakított „felszín-analóg modell” a küldetés során is segíteni fog a döntéshozatalban.

Repülés a Holdra 2024-ben

A MOONRISE-FM projekt három évig tart, és a Szövetségi Gazdasági és Klímavédelmi Minisztérium 4,75 millió eurós támogatásával valósul meg. A projektgazda a Német Repülés- és Űrkutató Központ (DLR). A küldetés tervezett indítási dátuma 2024.

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