Podstawa księżycowa i satelity Gecko

Ostatnia kontrola w laboratorium: Satelita NanoFF jest już w przestrzeni kosmicznej.

Grau wyróżnia się futurystyczna kopuła bazy księżycowej na tle pyłowej powierzchni. Jej trzymetrowe grube ściany z regolitu księżycowego zapewniają astronautom bezpieczną ochronę przed niebezpiecznym promieniowaniem kosmicznym i uderzeniami mikrometeorytów. W przyszłości, gdy księżyc stanie się tętniącym życiem punktem wypadowym ludzkości, wokół stałej bazy rozciągają się umocnione drogi i stabilne lądowiska. Umożliwiają one bezproblemową pracę pojazdów księżycowych, robotów i rakiet, bez ryzyka ugrzęźnięcia w grubej warstwie pyłu pokrywającej księżyc. Ogromne, wyprodukowane na miejscu za pomocą druku 3D parabole i panele słoneczne, wykonane z regolitu księżycowego, dostarczają energii bazie i zapewniają łączność z Ziemią. Kto słucha Enrico Stolla, kierownika działu inżynierii kosmicznej, czuje się jak w filmie science-fiction.

Rekonstrukcja księżycowego pyłu

Kluczem do realizacji tej wizji jest regolitu księżycowego, pyłu pokrywającego cały księżyc, na którym Neil Armstrong pozostawił swój słynny odcisk stopy. „Regolit składa się głównie z tlenków, opartych na żelazie, tytanie, krzemie, aluminium lub magnezie, i potencjalnie oferuje obfite materiały na przyszłą bazę księżycową,” opowiada Stoll. Ponieważ transport jednego kilograma materiału z Ziemi na księżyc kosztuje około miliona euro, naukowcy z TU Berlin badają sposoby przetwarzania pyłu księżycowego, który specjalnie dla tego celu odtworzyli. Obecnie rozwijają technologię druku 3D, która ma działać w ekstremalnych warunkach na księżycu. Pierwsze próby laserowe z symulatorem regolitu przeprowadzili już w komorze próżniowej i w tunelu bezwładności pod wpływem grawitacji księżycowej.

Już w 2026 roku, we współpracy z Centrum Laserowe w Hanowerze, laser opracowany przez TU Berlin w ramach projektu „Moon­Rise” trafi na księżyc i przeprowadzi pierwszy druk 3D z prawdziwego regolitu księżycowego. „Jeśli metoda się sprawdzi, roboty wysłane wcześniej na księżyc będą mogły zbierać pył księżycowy i produkować materiały budowlane na budynki i drogi, a także materiały nośne do paneli słonecznych i codziennych przedmiotów, takich jak kubki i talerze,” wyjaśnia Stoll. Eksploracja i wykorzystanie pierwiastków z pyłu księżycowego również jest fascynujące.

Do tego należą pozyskiwanie tlenu lub krzemu z tlenków, a także wydobycie metali, takich jak żelazo, tytan czy aluminium. Studenci działu prowadzą także badania nad metodami podgrzewania regolitu księżycowego bez użycia lasera. Planują opracowanie mobilnej metody opartej na soczewce Fresnela, która skupiałaby światło słoneczne na miejscu, aby podgrzać pył księżycowy i móc go dalej przetwarzać.

Recykling w przestrzeni kosmicznej

Kolejną wizją kosmiczną Stolla, nad którą jego zespół już pracuje, są mechanizmy przylegania inspirowane geckami. W przyszłości mini-satelity będą mogły przyczepiać się do satelitów wymagających naprawy, wymieniać baterie lub zmieniać panele słoneczne. Niepotrzebne egzemplarze będą mogły wycofać z orbity, by spłonąć w atmosferze Ziemi. Wyposażone w mechanizm dokowania, który za pomocą syntetycznych „kleiwek” naśladuje mikro-właściwości stóp gekonów, satelity TU mają służyć jako śmieciarka i serwis naprawczy, rozwiązując rosnący problem kosmicznych odpadów. Obecna misja TU Berlin „NanoFF” już testuje, jak precyzyjnie nawigować kilka małych satelitów w formacji, aby w przyszłości wykonywać prace konserwacyjne i naprawy na orbicie.

Stoll planuje długoterminowo użycie tych mini-satelitów do misji międzyplanetarnych, na przykład na Wenus czy Marsa, aby zbierać dane naukowe i bardziej zrównoważenie wykorzystywać przestrzeń kosmiczną. Ma wystarczająco doświadczenia: obecnie 30. satelita TU Berlin jest już w kosmosie i jest obsługiwany przez dział inżynierii kosmicznej — co jest unikalne na skalę światową dla uniwersytetu.

Dziedzina inżynierii kosmicznej

Dziedzina inżynierii kosmicznej na TU kształci inżynierów systemowych do pracy w przestrzeni kosmicznej. Badania koncentrują się na rozproszonych systemach kosmicznych, eksploracji księżyca oraz rozwoju robotycznych zdolności dla małych satelitów na orbicie. Więcej informacji można znaleźć na stronie internetowej działu.