Metallbau oder CFK unter Mond/Mars/Weltraum-Bedingungen

Hallo ihr,
ausgehend von der Änderung des Baumaterials beim Starship von SpaceX stelle ich mir die Frage wie sich die Wahl des Baumaterials unter veränderten Schwerkraft- bzw. Umweltbedingungen auswirkt. Ist es z.B. einfacher auf dem Mars CFK oder Metall herzustellen?
Das wäre m.E. ja keine unwesentliche Frage bei einer dauerhaften Präsenz.

Das ist erst einmal eine Frage nach den Rohstoffquellen und dem Energiebedarf, einfach mal Kohle verfeuern ist nicht.
Hier sehe ich mittelfristig nur zwei Möglichkeiten,  Photovoltaik und Kernspaltungsreaktor.
Thermalquellen wäre echt toll und vielleicht bringt uns da die Sonde InSight weiter.
Aber sonst sehe ich beim Thema Ennergie als Grundvorraussetzung sowohl für Mealle wie CFK schwarz.
Leider ist unser gesamtes Wissen über Bodenschätze auf dem Mars nahezu Null nur das Luft und Wasser gebt steht fest.

Wenn das Energieproblem gelöst werden kann, müssen immer noch die entsprechenden Rohstoffe in ausreichender Menge und Konzentration vorhanden sein (und gefunden werden).
Der wichtigste Rohstoff für CFK ist Erdöl, mit entsprechend Aufwand könnte auch Kohle funktionieren.
Auf jeden Fall bräuchte man größere Mengen Kohlenstoff.
Da wir beim Mond Leben (außer wir bringen es hin) ausschließen können und beim Mars zumindest noch keine konkreten Spuren gefunden wurden, dürfte es mit entsprechenden Ablagerungen vorzeitlichen Lebens (soweit dieses kohlenstoffbasiert gewesen wäre) eher schlecht aussehen.
Insoweit stellt sich die Frage welche Stoffe stehen oberflächennah zur Verfügung?
Vielleicht wurden Metalle durch Asteroideneinschläge an manchen Stellen in höherer Konzentration abgelagert.

Wir brauchen dringend ausgebildete Geologen in großer Zahl sowohl auf dem Mond als auch auf dem Mars!   

Viele Grüße
Rücksturz

Das mit den Geologen unterschreibe ich sofort, das wird unbedingt gebraucht.
CFK kann man wohl mittels CO2, Wasser, viel Energie und einiges an Technik herstellen.
Allgemein sollten zumindest einfache Kunststoffe einfach herstellbar sein.
Die Frage ist dann eher ob man andere Rohstoffe findet.
Ich bezweifle aber das man hier vor einer großen bemannten Mission wirklich weiter kommt schon deshalb weil außer dem Rover 2020 viel vor einer SpaceX Marsmission passieren wird.
Was sehr interessant sein könnte sind Edelmetalle,  diese sind wegen ihrem hohen spezifischen Gewicht auf der Erdkruste kaum zu finden.

Hallo ihr,

na zumindest Eisen(oxid) dürfte es in den unterschiedlichen Formen auf dem Mars zu Genüge geben.

Interessant dürfte in diesem Zusammenhang diese Karte des USGS sein: https://pubs.usgs.gov/sim/3292/

Selbst wenn man Metalle findet. Diese in ein verwertbares Material direkt auf dem Mond zu verwandeln wäre aber auch eine ziemlich extreme Variante. Man kann ja schwerlich riesige Fertigungsanlagen da hoch bringen. Das ist dann auch etwas ein Huhn Ei Problem, denn die müssen ja auch aus irgendeinem Material sein.

Das einzige was ich mir da erst einmal an Material Gewinnung vorstellen kann sind Steine, um feste Strukturen zu entwerfen (wobei selbst das schon schwierig wird) und irgendwas aus "Sand" vermischt mit Materialien die man hoch bringt. (was dann vielleicht irgendeine CFK Variante ergeben könnte) Alles weitere wird man wohl eher ziemlich lang von der Erde hoch bringen müssen bevor man überhaupt an weiteres denken kann.

Für den Mond stimme ich dir zu, für den Mars aber nicht.
Beim Mond kommt hinzu das man sehr viele Produktion nicht ohne Druckkuppel machen kann und die geringe Schwerkraft ist auch oft ein Problem.

Das einzige was ich mir da erst einmal an Material Gewinnung vorstellen kann sind Steine, um feste Strukturen zu entwerfen (wobei selbst das schon schwierig wird) und irgendwas aus "Sand" vermischt mit Materialien die man hoch bringt. (was dann vielleicht irgendeine CFK Variante ergeben könnte) Alles weitere wird man wohl eher ziemlich lang von der Erde hoch bringen müssen bevor man überhaupt an weiteres denken kann.

Mit solarem Sintern sollte einiges machbar sein.

Seine Verkabelung erinnerte ein wenig an Dynamit-Harrys Eimer 

Aber im Ernst - alle Achtung.
- Es hat einer einfach mal angefangen
- Hat die Strapazen der Wüste auf sich genommen
- Und bewiesen, daß es erstmal funktioniert

Freilich wird man auf dem Mars besser Spiegel verwenden. Denn
- die Sonne ist dort schwächer
- Linsen haben größere Verluste und man kann nicht das ganze Spektrum nutzen
- größere Fresnel Linsen nehmen nicht nur linear an Gewicht zu.

Dazu gehört dann in jedem Fall eine größere mechanische Vorrichtung.

Es zeigt sich halt, ein Mindestbedarf an schwerem Zeugs wird man für lange Zeit noch dorthin bringen müssen.
Und bevor man z.B. die erste CNC Drehmaschine mit und aus Marsmaterial herstellen kann.....

Wenn ich das richtig verstanden habe dass dürften vor allem in den Gebieten die vulkanischen Charakter haben auch andere Metalle außer Eisen zu finden sein, z.B. Magnesium oder Aluminium. Wie hoch dabei der Anteil der Metalle am Gestein ist kann ich nicht sagen. Angesichts der Alternative ("Was kostet es ein Kilo Aluminium auf den Mars zu bringen?") dürfte möglicherweise die Gewinnung auf dem Mars günstiger sein. Ob sich das mit einem Konstrukt ähnlich dem "Solar-Sinter"auf dem Mars machen lässt, daran habe ich aufgrund der geringeren Sonneneinstrahlung so meinen Zweifel.

Ja, genau das ist ja das Problem.
Angenommen man hätte nun eine Tonne Aluminium. Von Reinheit und gezielter Legierung, z.B. AlMgSi05 red ich garnicht. Aber wo ist jetzt die Walzstraße? Und der Zuschnitt ? Und...ok, laßt uns vom Wetter reden 

Das mit der gerinnen Sonneneinstrahlung stimmt eigentlich so nur während den Staubstürmen, ansonsten ist zwar die Intensität nicht ganz so groß, wenn auch höher als man erstmal denken würde, da die dünne Atmosphäre viel weniger Licht ausfiltert (auf dem Erdboden kommen von 1,4kW nur 1kW an, sondern es gibt sonst auch kaum Wolken welche abschatten.
Was man dazu sicher braucht sind sowas ähnliches wie Tunnelbohrmaschinen, denn solche Anlagen brauchen Platz und vermutlich wird man die Walzgerüste auch nur in druckbeaufschlagten Räumen betreiben. So eine Maschine lässt sich mit einer BFS vermutlich zum Mars schaffen, aber das ist natürlich sehr aufwändig.

Man muss doch nicht gleich in den ersten Jahren große Kaltwalzstraßen aufbauen.

Einerseits können 3D Drucker gut mit Eisen arbeiten. Dann ginge erst einmal darum FeO zu gewinnen, zu reduzieren, einzuschmelzen, zu trennen und reinigen.

Anderer seits wird seit der Germanenzeit Eisen verhütet - und das eben noch nicht gleich in 10.000 Tonnen Maschinen. Wenn man mit etwas schlechterer Effizienz und schlechterer Produktqualität klar kommt (und für viele Anwendungen reicht das auch erst einmal) dann sollten mit einzelnen BFR-Starts schon eine erste Eisengewinnung und -verhütung aufzubauen sein...

Da hast du recht zumindest was Eisen betrifft. Die Frage ist natürlich was man wo finden wird, aber du hast vollkommen recht man braucht keine Walzstrasse selbst grauguss ist für viele Anwendungen ausreichend.
Aber egal was man nimmt, man wird heiße Prozessschritte kaum in einer fragiellen Druckkuppel machen. Vom Ergebnis wären gebohrt Tunnelröhren in hartem und dichten Felz sehr gut, nur braucht man dafür sehr viele Machinenteile.

Ich glaube eine Walzstraße ist nicht mehr erforderlich.
Auch Zerspannungsmaschinen wie Drehbank, Hobelbank und Standbohrmaschine (CNC) nicht.
Schweißen evtl auch unnötig.
Aluminiumpulver der richtigen Güte reicht.
Die Abfallmenge geht gegen null.

Lösung ist der 3D Drucker.

https://www.3d-grenzenlos.de/magazin/3d-objekte/bmw-motorradrahmen-aus-3d-drucker-27394413/

3D Druck ist ein sehr langsamer Prozess.

Irgendwann will man da auch mal größere Teile Gießen und/oder Walzen und Formen ...

Anderer seits wird seit der Germanenzeit Eisen verhütet - und das eben noch nicht gleich in 10.000 Tonnen Maschinen. Wenn man mit etwas schlechterer Effizienz und schlechterer Produktqualität klar kommt (und für viele Anwendungen reicht das auch erst einmal) dann sollten mit einzelnen BFR-Starts schon eine erste Eisengewinnung und -verhütung aufzubauen sein...

So wie die Germanen das Eisen verhüttet haben, kannst du das aber auf dem Mars schlecht machen. Selbst wenn man die Energie zum schmelzen hat, sehe ich noch nicht, wie man da ein wirklich benutzbares Endmaterial bekommen soll. Zumindest nicht ohne das man vorher mit anderen Materialen größere Maschinen gebaut hat. (oder eben nach oben transportiert)

Ein großes Problem ist erstmal der sehr große Energiebedarf, schon für den Transport von Erz braucht man große Rover die in der Lage das Erz zu transportier.
Die Verhütung dürfte auch nicht leicht machbar sein, den Kohle gibt es vermutlich nicht.
Man wird sich wohl an vielen Stellen was ganz neues ausdenken müssen.

Hierzu auch ein interessanter Link bei der NASA: https://www.nasa.gov/image-feature/jpl/pia21936/prospecting-from-orbit

Zusammengefasst wird über ein Alunit-Fund auf dem Mars im Gebiet Mawrth Vallis berichtet. Dieser könnte m.E. als zukünftige Erzabbaustätte dienen. Leider wird Mawrth Vallis wohl nicht als Ziel für den ExoMars Rover dienen.