Die Frage, wie Menschen dauerhaft auf dem Mond oder dem Mars leben könnten, rückt in der internationalen Raumfahrtplanung näher. NASA und ESA sprechen inzwischen offen über längere Missionen und mögliche Außenposten außerhalb der Erde.
In Sachsen arbeiten mehrere Institute bereits an den Bausteinen, die solche Stationen überhaupt möglich machen: robuste Werkstoffe, autarke Lebenssysteme, Raum-Bergbau, neue Antriebe und 3D-gedruckte Strukturen. Die Projekte zielen nicht nur auf künftige Missionen, sondern liefern auch Ansätze für Probleme auf der Erde.
„Längere Aufenthalte von Menschen im Weltraum werden kommen. Deren Versorgung ist daher ein Thema, an dem wir bereits heute forschen“, sagt Martin Kunath vom Fraunhofer IKTS in Dresden.
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Pflanzenzucht im All: Keramik als Schlüsselmaterial
Damit Menschen im All leben können, brauchen sie vollständig geschlossene Kreisläufe: Atemluft, Wasser und Lebensmittel müssen vor Ort verfügbar bleiben. Die Forschung am IKTS konzentriert sich auf keramische Werkstoffe, die unter extremen Bedingungen stabil bleiben. Keramik verträgt hohe Hitze, Kälte, Strahlung und schnelle Temperaturwechsel. Kunath formuliert es so: Keramiken besitzen „hohe mechanische Festigkeit sowie Widerstandsfähigkeit gegen Temperaturschocks, Strahlung, Hitze“.
Das Institut prüft, wie sich Pflanzen in abgeschlossenen Systemen effizient züchten lassen. Die Raumfahrtagenturen testen entsprechende Konzepte bereits im Orbit. In Sachsen entstehen dazu Bauteile, die diese Anlagen langfristig stabil halten sollen. Das Ziel: Gewächshäuser, die auf Mond oder Mars verlässlich funktionieren.
Space-Mining in Freiberg: Rohstoffe direkt nutzen
In Freiberg denken Forschende der Bergakademie in Richtung Rohstoffversorgung. Seit einem Jahr gibt es dort den Studiengang «Weltraumtechnologien». Der Schwerpunkt lässt sich laut Professor Carsten Drebenstedt klar zusammenfassen: „Es geht um den Abbau von Rohstoffen auf Mond oder Mars und die Weiterverarbeitung.“
Hintergrund sind geplante Langzeitmissionen zum Ende des Jahrzehnts. Ein Kilogramm Material ins All zu bringen, kostet weiterhin rund 20.000 US-Dollar. Das zwingt zu einer einfachen Lösung: Materialien müssen vor Ort gewonnen werden.
Auf dem Mond sind Eisen, Stickstoff, Kohlenstoff, Sauerstoff und Wasser nachgewiesen. Die Freiberger Teams testen deshalb Verfahren, um Mondgestein mit Mikrowellen zu zerkleinern. Daraus entstehen Bausteine, Tunnelstrukturen oder Druckbehälter. Solche Tunnel könnten Astronaut*innen vor Strahlung und Meteoriteneinschlägen schützen. Drebenstedt betont zudem den Rückfluss zur Erde: „Funktionierende Lebenskreisläufe wären Vorbild für irdische Krisenregionen.“
Studierende arbeiten parallel an einer Modellstation für die Deutsche Raumfahrtausstellung im Vogtlandkreis. Auch der Pflanzenanbau spielt dort eine Rolle.
Warum der Mond als Testgebiet zählt
Für Tino Schmiel von der TU Dresden steht fest, dass der Mars nicht der erste Schritt sein kann. «Eine sofortige Marsmission wäre zu gewagt. Wir brauchen vorerst einen erdnahen Ort.» Der Mond bietet kurze Wege, kontrollierbare Bedingungen und die Möglichkeit, Fehler auszuhalten.
Die TU Dresden entwickelt seit Jahren eigene Nanosatelliten, die mit SpaceX-Raketen gestartet sind. Die kleinen Plattformen dienen als flexible Testumgebungen für Experimente. Folgeprojekte sind bereits in Planung.
Neue Antriebe und Standards aus Leipzig
Das IOM in Leipzig erforscht parallel Ionenstrahlquellen, die in Zukunft als Antriebssysteme dienen könnten. Abteilungsleiter Daniel Spemann beschreibt das Prinzip prägnant: «Dabei tritt ein Strahl mit Ionen in hoher Geschwindigkeit aus – das kann auch für Triebwerke verwendet werden.» Ionenantriebe sind zwar langsam, arbeiten aber effizient und eignen sich für lange Missionen.
Zusammen mit Partnern entwickelt das IOM zudem ein Prüfverfahren für Raumfahrttechnologien. Angesichts neuer Anbieter im Satellitenmarkt sei ein europäischer Standard sinnvoll, um Qualität besser vergleichen zu können.
3D-Druck für Raumfahrtstrukturen
Einen weiteren Beitrag liefert das Fraunhofer IWS in Dresden. Dort produzieren Forschende Bauteile für Raumfahrtantriebe aus Nickellegierungen per 3D-Druck – Schicht für Schicht. „Wir waren weltweit die Ersten, die das herstellen konnten“, sagt Mirko Riede.
Aktuell arbeitet das IWS an Strukturen für ein ESA-Teleskop, das ab 2037 Röntgenstrahlen in der Umgebung Schwarzer Löcher untersuchen soll. Der große Spiegelträger entsteht vollständig additiv aus Titan. Diese Methode spart Material und ermöglicht komplexe Formen, die konventionell kaum herstellbar wären. (mit dpa)
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