Maanbasis en Gecko-satellieten

Laatste controle in het laboratorium: De NanoFF-satelliet is inmiddels onderweg in de ruimte.

Grijs onderscheidt de futuristische koepel van het maanbasis van het stoffige oppervlak. Haar drie meter dikke muren van maanregoliet bieden de astronauten veilige bescherming tegen gevaarlijke kosmische straling en inslagen van micrometeorieten. In een toekomst waarin de maan uitgroeit tot een druk buitenpost van de mensheid, strekken zich rondom de permanente basis versterkte wegen en stabiele landingsplaatsen uit. Ze maken een vlot gebruik van maanvoertuigen, robots en raketten mogelijk, zonder dat ze wegzakken in de dikke stoflaag die de maan bedekt. Gigantische, ter plaatse in 3D-printtechnologie vervaardigde paraboolantennes en zonnecellen, gemaakt van maanregoliet, voorzien de basis van energie en zorgen voor communicatie met de aarde. Wie naar Enrico Stoll, hoofd van het vakgebied ruimtevaarttechniek, luistert, voelt zich alsof hij in een sciencefictionfilm zit.

Geprepareerd maanstof

De sleutel tot het realiseren van deze visie ligt in maanregoliet, het stof dat de hele maan bedekt en waarop Neil Armstrong zijn beroemde voetafdruk achterliet. „Het regoliet bestaat voornamelijk uit oxiderende verbindingen, gebaseerd op ijzer, titanium, silicium, aluminium of magnesium, en biedt mogelijk rijk materiaal voor de toekomstige maanbasis,” vertelt Stoll. Aangezien het transport van één kilo materiaal van de aarde naar de maan ongeveer een miljoen euro kost, onderzoeken de wetenschappers van de TU Berlijn de verwerking van het maanstof dat ze daarvoor speciaal hebben nagemaakt. Momenteel ontwikkelen ze een 3D-printtechnologie die onder de extreme omstandigheden op de maan zou moeten functioneren. Eerdere lasertests met het regoliet-simulant hebben ze al uitgevoerd in een vacuümkamer en in de valtoren onder maanzwaartekracht.

Al in 2026 moet, in samenwerking met het Lasercentrum Hannover, een door de TU Berlijn ontwikkeld laser uit het project „Moon­Rise“ op de maan landen en de eerste 3D-print met echt maanregoliet uitvoeren. „Als de methode succesvol is, zouden robots die vooraf naar de maan worden gestuurd, in de toekomst het maanstof kunnen verzamelen en bouwmaterialen voor gebouwen en wegen, evenals draagmaterialen voor zonnecellen en alledaagse voorwerpen zoals bekers en borden, kunnen maken,“ legt Stoll uit. Ook de winning en het gebruik van elementen uit het maanstof is spannend.

Daartoe behoort het verkrijgen van zuurstof of silicium uit de oxiderende verbindingen, evenals de extractie van metalen zoals ijzer, titanium of aluminium. Studenten van het vakgebied onderzoeken bovendien een methode om maanregoliet zonder laser te verhitten. Ze plannen de ontwikkeling van een mobiel proces, gebaseerd op een Fresnellens, die het zonlicht ter plaatse bundelt om het maanstof te verhitten en verder te verwerken.

Ruimte-recycling

Een andere ruimtevisie van Stoll, waaraan zijn team al werkt, is geïnspireerd op de hechtmechanismen van kameleons. In de toekomst zouden mini-satellieten zich kunnen hechten aan satellieten die reparatie nodig hebben, om batterijen te vervangen of zonnecellen te wisselen. Overbodige exemplaren zouden ze uit hun baan kunnen verwijderen om ze in de aardatmosfeer te laten verbranden. Uitgerust met een dockingmechanisme dat met behulp van synthetische „kleefkussens“ de microscopische eigenschappen van kameleonvoeten nabootst, moeten de TU-satellieten als vuilophaaldienst en reparatieservice het groeiende probleem van ruimteafval aanpakken. De huidige TU Berlijn-missie „NanoFF“ test al hoe meerdere kleine satellieten nauwkeurig in formatie kunnen vliegen om toekomstige onderhouds- en reparatiewerkzaamheden in de baan uit te voeren.

Op de lange termijn plant Enrico Stoll het inzetten van deze mini-satellieten voor interplanetaire missies, bijvoorbeeld naar Venus of Mars, om daar wetenschappelijke gegevens te verzamelen en de ruimte duurzamer te gebruiken. Zijn vakgebied heeft al voldoende ervaring: momenteel is de 30e satelliet van de TU Berlijn in de ruimte en wordt beheerd door het ruimtevaarttechniek-onderdeel zelf – uniek voor een universiteit wereldwijd.

Vakgebied ruimtevaarttechniek

Het vakgebied ruimtevaarttechniek van de TU leidt systeemingenieurs op voor de ruimtevaart. Het onderzoek richt zich op gedistribueerde ruimtevaartsystemen, de verkenning van de maan en de ontwikkeling van robotische vaardigheden voor kleine satellieten in de baan. Meer informatie vindt u op de website van het vakgebied.