Erdbebenregistrierung auf dem Mond, dem Mars – und jetzt in LUNA
Mit dem NASA-Projekt Artemis auf dem Weg zur ersten menschlichen Kolonie auf der Mondoberfläche ist die Erforschung und Besiedlung des Mondes kein ferner Traum mehr. In der einzigartigen LUNA-Trainingsanlage, die kürzlich am DLR-Standort Köln eingeweiht wurde, haben Astronautinnen und Astronauten sowie raumfahrtorientierte Industrie- und Forschungseinrichtungen nun die Möglichkeit, zu trainieren und technische und wissenschaftliche Geräte wie Rover, Lander oder Probeentnahmegeräte unter mondähnlichen Umweltbedingungen zu testen.
Für solche Aktivitäten werden autonome, tragbare und zuverlässige Stromquellen benötigt. Radioisotop-Thermoelektrische Generatoren (RTG) schaffen hierfür die perfekten Voraussetzungen. RTG haben sich bei verschiedenen Weltraummissionen bewährt, zum Beispiel bei den Voyager-Sonden, die unser Sonnensystem verlassen haben, bei den Apollo-Missionen zur Erforschung des Mondes und bei den Rovern Curiosity und Perseverance auf dem Mars. Hier haben sie ihre Zuverlässigkeit und Langlebigkeit unter Beweis gestellt. RTG wandeln die Zerfallswärme radioaktiver Elemente mit Hilfe thermoelektrischer Wandlermodule (TEM) in elektrische Energie um und liefern dabei elektrische Leistung im Bereich von Hunderten von Watt. Aufgrund ihrer geringen Größe, der hohen spezifischen Leistung pro Gewicht und der leichten Einsetzbarkeit ist diese Technologie für die Aufgaben der Mondkolonisation äußerst wünschenswert.
- Auf dem Mond kann ein RTG als Backup für die zentrale Stromversorgung in der Mondbasis oder als dezentrale Stromquelle für entfernte Anwendungen dienen.
- Mit einem Gewicht, das etwa 20 Kilogramm auf der Erde entspricht, kann das Modell auf kleine Rover montiert werden, um die Erkundung oder Datenerfassung in weit entfernten Regionen zu ermöglichen.
- Darüber hinaus kann es als Eckpfeiler für das Programm „Extravehicular Activities and Human Surface Mobility“ des Artemis-Projekts dienen und die Mobilität von Astronauten an der Oberfläche ermöglichen – ein Szenario, das in der LUNA-Halle leicht getestet werden kann.
- Überdies können sie wissenschaftliche Geräte zur kontinuierlichen Datenerfassung oder für Kommunikationszwecke in Regionen mit unregelmäßiger Sonneneinstrahlung mit Strom versorgen.
- RTG eignen sich als kontinuierliche und zuverlässige Energiequelle für den Betrieb von Robotereinheiten, die den Bau der Mondbasis in Gang bringen und anschließend den Menschen bei ihrem täglichen Einsatz in der Anfangsphase des Artemis-Projekts unterstützen sollen.
Damit sich unsere Astronautinnen und Astronauten während des Trainings in der Kölner LUNA-Anlage mit dieser Technologie vertraut machen können, hat das DLR-Institut für Werkstoff-Forschung ein elektronisches RTG-Mock-up entwickelt, das auf der rechten Seite von Abbildung 1 zu sehen ist und das Verhalten des RTG nachbilden kann. Er kann eine elektrische Leistung von bis zu 200 Watt abgeben und passt Spannung und Stromstärke an die Benutzerausrüstung und die Umgebung an. Dazu gehören der nachgebildete geografische Standort auf dem Mond und der Einfallswinkel der Sonneneinstrahlung, da dieser die Temperatur des RTG und damit die erzeugte elektrische Leistung beeinflusst. Die Position der Sonne kann vom Benutzer eingegeben oder von optischen Sensoren am Modell verfolgt werden, wenn der Sonnensimulator in der LUNA-Anlage verwendet wird. Ein detaillierter digitaler Zwilling eines realistischen RTG-Designs berechnet die Temperaturverteilung in den Komponenten des RTG und sein elektrisches Verhalten auf der Grundlage physikalischer Modelle und unterstützt so seine Zuverlässigkeit im Betrieb, indem er zum Beispiel eine Warnung auslöst, wenn der Betrieb nicht optimal ist, etwa bei zu starker Sonneneinstrahlung. Während des Missionsbetriebs wird der RTG drahtlos mit dem Kontrollzentrum verbunden sein, sodass seine Betriebsparameter geändert, sein Status verfolgt und wichtige Daten für die künftige Missionsplanung gesammelt werden können.
Das Mock-up bietet ein vollständiges und realistisches Benutzererlebnis, um Missionen zur Erforschung des Mondes vorzubereiten und zu helfen, Technologien dorthin zu bringen.
Für weitere Informationen kontaktieren Sie uns bitte über luna „at “luna-analog-facility.de
