Mondstaub: Warum das Material aus dem All so begehrt ist

Lange war der Mond als Reiseziel aus der Mode gekommen. Nun ist er wieder attraktiv. Aber beim Neustart nach mehr als 50 Jahren Pause geht es diesmal nicht darum, eine Fahne in den Sand zu rammen und ein paar Steine zu sammeln. Amerikaner, Europäer, Chinesen, Russen, Japaner, Inder - sie alle wollen kommen, um zu bleiben.

Im Mondstaub lagern Schätze, die gehoben werden wollen. Schon in der obersten Bodenschicht, dem pulvrigen Regolith, gibt es Eisen, Aluminium, Silizium, Titan und Sauerstoff. Forscher auf der ganzen Welt arbeiten an Explorationstechnologien zur Nutzbarmachung dieser lokalen Ressourcen.

ISRU - "In-situ Resource Utilization", also das Sammeln, Verarbeiten, Lagern und Nutzen gefundener Materialien im Weltall - ist deshalb so spannend, weil die Eroberung und Besiedlung des Mondes enorm aufwendig und teuer ist.

Es gibt bereits viele kommerzielle Anbieter, die im Transport von Nutzlast zum Mond ein Geschäftsmodell sehen. Das Problem: Jedes Kilogramm Material, das man zum Mond fliegt - Baustoffe oder Maschinen -, kostet noch eine Million Euro.

Und jedes einzelne Kilogramm, das nicht von der Erde eingeflogen wird, spart 150 Kilogramm Treibstoff. "Das Einzige, was es auf dem Mond überall gibt, ist dieser graue Staub, das Regolith; den wollen wir als Baustoff nutzen," so Professor Enrico Stoll von der TU Berlin.

Er hat an seiner Fakultät für Luft- und Raumfahrttechnik mehrere Projekte zur Nutzbarmachung von Mondstaub initiiert. Studenten erproben die Herstellung von Ziegeln, 3D-Strukturen und Glas für Solarzellen aus Mondstaub.

Geforscht wird auf der Erde allerdings nicht mit Staub vom Mond. Das wäre viel zu teuer. Das Ausgangsmaterial für den irdisch nachgebildeten Mondstaub findet man auf der Erde, meist in der Nähe von Vulkanen: Basaltisches Gestein, eine Mischung aus verschiedenen Materialien mit wenig Wasser.

Stefan Linke, Leiter "AG Explorationstechnologien" von der TU Berlin, erklärt: "Der Mond ist wasserlos, und es ist schwer auf der Erde etwas zu finden, wo wenig Wasser im Gestein ist." Aus zwei Grundmaterialien, hellem und dunklem Gestein, entsteht das Pulver für ihren Mondstaub. Student Julian Baarsch betont, dass man Mondstaub trotzdem nicht mit Erdstaub vergleichen kann.

Trotzdem lässt sich mit dem irdischen Mondstaub Grundlagenforschung für das Leben und Arbeiten auf dem Mond betreiben:

Projekt Nummer 1: Der Mond hat keine Atmosphäre; also müssen die Ziegel bei 1.500 Grad im Vakuum gebacken werden. "Wir haben erkannt, dass wir Ziegel einfach im Ofen sintern können", so Julian. Sintern bedeutet, Materialien durch große Hitze zu verbinden und zu verfestigen, ohne sie zu schmelzen.

Den Ofen müsste man dafür zwar hochschaffen auf den Mond, aber Mondsand hätte man dort genug.

Projekt Nummer 2: Für die Mond-Regolith-Schmelze wird das Gesteinsmaterial im Vakuum aufgeschmolzen bei 1.400 Grad. Es entsteht eine künstliche Lava, mit der man alles herstellen kann wie Werkzeuge oder Wabenstrukturen von Gebäuden - ähnlich einem 3D-Druck.

Projekt Nummer 3: Glas aus Mondstaub für Solarzellen; es wird in einem Vakuum-Ofen geschmolzen. Zwischen zwei Glasplatten kommt eine ein Mikrometer dünne Perovskit-Schicht; das ist eine synthetische Kristallstruktur mit perfekten Eigenschaften bei Weltraumstrahlung.

Werden Atome aus dieser Struktur rausgeschlagen, gehen sie wieder in ihre Struktur zurück. Mit einem Kilogramm Perovskit könnten drei Volleyballfelder Solarzellen beschichtet werden. Strom für 500 Kilowatt.

An der Uni Potsdam entstehen die kosmischen Solarzellen. Erste Tests waren erfolgreich. Strom fließt. Der Wirkungsgrad der heute verbauten Solarzellen liegt bei 10 Prozent - könnte durch das Perovskit auf 30 Prozent gesteigert werden, so Physiker Felix Lang.

Vielerorts wird an Weltraum-Solarzellen geforscht. Ein Konkurrent ist kein Geringerer als Jeff Bezos. Der Amazon-Gründer versucht es mit Silizium, aber sein Wirkungsgrad liegt nur bei sechs Prozent. In Potsdam ist die Hoffnung groß: Ihre Solarzellen werden Strom auf dem Mond erzeugen.