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19.10.23, 10:22
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das Muster ist das Muster
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Esa-Studie: Eine große Lupe für den Straßenbau auf dem Mond
Zitat:
Esa-Studie: Eine große Lupe für den Straßenbau auf dem Mond
Die Esa will herausfinden, wie Straßen auf dem Mond gebaut werden könnten. Die Idee: die Pflastersteine aus dem Mondstaub zu schmelzen.
Die Menschheit will ihre dauerhafte Präsenz auf dem Mond ausbauen. Die Art der Fortbewegung auf der Mondoberfläche ist dabei ein wichtiger Punkt – und eine Herausforderung. Die Unebenheiten sind dabei ein kleineres Problem als der puderfeine Mondstaub, das Regolith. Die winzigen, geladenen Partikel, die durch die niedrige Schwerkraft aufgewirbelt werden, bleiben hängen und stellen eine große Gefahr für die komplizierte Funktionsweise der Maschinen dar.
Ein Forschungsteam hat sich nun angesehen, wie das Regolith in glatte, saubere Straßen umgewandelt werden und somit ein Straßennetz auf der Mondoberfläche entstehen könnte. Alles, was man dazu brauche, sei eine riesige Linse.
Das Forschungsteam wird von dem Ingenieur Juan-Carlos Ginés-Palomares von der Hochschule Aalen (Baden-Württemberg) im Auftrag der europäischen Raumfahrtbehörde Esa geleitet. "Mit dem Ziel, große Strukturen aus Mondregolith zu konsolidieren, untersuchte das Projekt Paver, ob das Schmelzen von Regolith mit einem großen Strahl fokussierten Lichts eine geeignete Technologie für Straßenbauanwendungen auf dem Mond ist", heißt es in der Studie.
Paver steht für paving the road for large area sintering of regolith und soll also den Weg für ein großflächiges Sintern von Regolith ebnen. Beim Sintern wird durch Druck oder Hitze eine feste Masse aus kleinen Partikeln erzeugt, ohne dass sich das Material verflüssigt.
Mit Hilfe einer Linse könnte das Sonnenlicht so gebündelt werden, dass es einen Strahl erzeugt, der heiß genug ist, um den Mondstaub zu schmelzen. Dadurch können ineinandergreifende Fliesen entstehen, mit denen eine Straße gepflastert werden kann.
Die Experimente wurden mit einem feinen, grauen, pulverförmigen Staub durchgeführt, der als EAC-1A bekannt ist. Dabei handelt es sich um eine von der Esa entwickelte Simulation des Mondregoliths – einer Mischung aus Mineralien in den gleichen Anteilen, wie sie auch auf dem Mond vorkommen.
Außerdem verwendeten die Wissenschaftler einen CO2-Laser – eine Art von Laser, bei dem ein elektrischer Strom durch Kohlendioxid geleitet wird, um einen Lichtstrahl mit einem Durchmesser von 45 mm zu erzeugen. Diesen Lichtstrahl richteten sie auf den EAC-1A-Staub und schmolzen bestimmte Formen, die in einem ineinandergreifenden Muster nebeneinanderpassen könnten.
Sie probierten verschiedene Laserstärken aus, um die optimale Hitze für die Herstellung von Fliesen zu finden. Die dafür nötige Fresnel-Linse umfasst eine Fläche von 2,37 Quadratmetern und gehört laut dem Team damit eher zu den ziemlich kleinen Ausrüstungen.
Robust, aber verbesserungswürdig
Damit könnten Mondforscher Fliesen mit einem Durchmesser von etwa 250 mm herstellen, um gepflasterte Straßen und Landeplätze zu schaffen und so die Menge an schädlichem Staub über der Mondoberfläche zu verringern.
Die Festigkeit der Kachel entspricht der von Beton, wodurch auch schwere Maschinen durchaus auf möglichen zukünftigen Mondstraßen fahren könnten. Nun will das Forschungsteam die Robustheit des Materials weiter verbessern, da es trotz der hohen Festigkeit zu brechen droht. Das könnte an mikroskopischen Defekten liegen und eine Minimierung dieser Defekte würde zu einer wesentlich robusteren Mondstraße führen.
Zur Studie
Die Studie wurde am 12. Oktober 2023 in der Fachzeitschrift Scientific Reports veröffentlicht und heißt Laser melting manufacturing of large elements of lunar regolith simulant for paving on the Moon (Laserschmelzen von großen Elementen aus Mondregolith-Simulanz für die Pflasterung des Mondes).
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