Entwicklung in situ-Produktionstechniken

Am Mond wäre sowas sinnvoll... Aber wenn man Eisen schmilzt verdampft das und regnet kleine Kügelchen verstreut über der Oberfläche wieder ab mangels Atmosphäre... Das wäre sogar ne Waffe...

Am Mars hingegen, wie gesagt. Wäre ein Teleskop noch nicht so wünschenswert. Erst mal Blechplatten, Kabel, Isolierungen (einfache Plastike), Glas, einfache elektronische Bauteile... Für Rover, Habitate, Werkzeuge, Glaskuppeln,...

Mein Lieblingsthema: ISRU auf dem Mond
Bei der ESA wird auch drüber nachgedacht - insbesondere bzgl. Herstellung von Sauerstoff

http://esamultimedia.esa.int/docs/exploration/ReferenceArchitecture/Final%20ReviewJan09/12_Final_Presentation_CGS_ISRUv2.pdf

Eine Schmelze von Regulit auf dem Mond sollte technisch nicht schwierig sein. Schon aus der Erde kann man allein mit Sonnenlicht Stahl schmelzen ! (Habe das mal in einem Experiment gesehen. Ein Parabolspiegel von ca 2-3m Durchmesser wurde auf die Sonne ausgerichtet. In ca 30 sec. brannte das Licht ein Loch durch eine dicke Stahlplatte !)

Siliziumdioxide aus dem Mondregulit hergestellt könnte wunderbares Glas geben, das in einer automatischen Fabrik zu Scheiben vergossen wird. Die Schmelze wird aber dabei der einfachere zu realisierende Teil sein.

Eine Modstation aus einer Aluminium-Glaskonstruktion. Wäre das nicht eine feine Sache ?

Die Stahlproduktion auf einem anderen Himmelskörper halte ich momentan noch für Utopie.

Ja, das wäre schon eine feine Sache...
Da könnte man eine riesige Station fast zum Nulltarif (verglichen mit dem delta v das sonst benötigt würde) aufstellen.
Mit viiiel mehr Platz als herkömmliche, wo man jedes gramm spart/ sparen muss...

http://www.rp-online.de/public/article/wissen/weltraum/75677/Forscher-traeumen-von-Solarzellen-auf-dem-Mond.html
Hier gab es schon tests zu solarzellen auf dem Mond - in-situ


@Meagan:
Am Mond wird es nicht durch Atmosphäre gefiltert (bzw. sehr sehr wenig), ist also noch stärker. Dazu kommt, dass keine Atmosphäre es kühlt, und die Umgebungstemperaturen in der Sonne 120° betragen können.

(Eine Apollo Mondlandung soll angeblich die Masse der Mondatmosphäre - eigentl. exosphäre - verdoppelt haben! kleines detail am rande)

(Eine Apollo Mondlandung soll angeblich die Masse der Mondatmosphäre - eigentl. exosphäre - verdoppelt haben! kleines detail am rande)

Das galt dann aber nur für Apollo 11. Apollo 12 konnte sie dann nur noch um 50% erhöhen...

(Und das hier war dann mein 200. Post. :-)) )

René

Das galt dann aber nur für Apollo 11. Apollo 12 konnte sie dann nur noch um 50% erhöhen...

Wohl eher nicht,

das ausgestoßene Wasser wurde wohl, sobald es sich über den kalten Kratern befand, eingelagert, der Rest vom Sonnenlicht aufgespalten und vom Sonnenwid verblasen.

Habe in einem anderen Thread diese studie hier gefunden:

SYSTEM ARCHITECTURE DEVELOPMENT FOR A
SELF-SUSTAINING LUNAR COLONY:
http://www.niac.usra.edu/files/studies/final_report/440OHandley.pdf

Darin gehen die Autoren besonders auf situ-Produktion ein. sehr lesenswert.

Im Bericht der Augustine-Kommission ist bei der ISS als eine Variante ein Deorbit für 2 Mrd Dollar vorgesehen. Meiner Meinung nach wäre es sinnvoller, statt ein Deorbit die ISS, wenn sie mal nicht mehr gebraucht werden kann, in einen Friedhofsorbit zu bringen. Die ISS stellt nach ihrem Benutzungsende ein Reservoir von Rohstoffen dar, die energieaufwändig ins All gebracht wurden und hier ausgeschlachtet, d.h. recyclet werden sollten.

Ich bin der Überzeugung, dass in den nächten 50 Jahren mit der Industrialisierung des Weltraums begonnen werden muss. Erst wenn nicht mehr alles zu hohen Kosten in den Erdorbit gebracht werden muss und die Ressourcen des Sonnensystems (Sonnenlicht, Metalle und Eis der Asteroiden) verwendet werden können, werden auch grosse Raumstationen möglich.

Wünschenswert wäre, wenn ein privater Investor wie Elon Musk sich dem Aufbau dieser Grundlagenindustrie widmen und das erforderliche Knowhow aufbauen würde. Dann ist man froh, wenn man die Rohstoffe der ISS und der Satelliten recyclen und verwenden könnte.

Dann könnte es auch sinnvoll sein, eine neue Kategorie von Trägerraketen zu planen: Einstufige Träger, die nach dem ersten Verwendungszweck weiteren Zwecken zugeführt werden, wie nachfüllbare Transporter oder deren Tanks als Treibstofflager gebraucht werden, etc. Ein einstufiger Träger wäre zwar weniger effizient und die primäre Nutzlast würde kleiner, die Wiederverwendbarkeit für den Aufbau der Grundlagenindustrie jedoch sinnvoll.

Hallo EM,

interessante Idee, aber sie scheitert wohl an ein paar grundsätzlichen Tatsachen. In-situ-Konzepte machen Sinn, wenn man von der Erde "abgeschnitten" ist, von unseren Produktions- und Fertigungsmöglichkeiten hier unten. Im Erdorbit ist das nicht gegeben. Wenn man Satelliten verwerten wollte, um dann Neues entstehen zu lassen, bräuchte man die entsprechenden Abwrack-, Aufbereitungs- und Produktionsstätten im Orbit. Aufwand und Ertrag stehen hier in einem sehr schlechten Verhältnis. Mit den Techniken auf der Erdoberfläche können wir einfach viel mehr als wir je da oben werden können.

Andere Aspekte sind noch: Orbitmechanik (was einmal im Orbit ist, ist in seiner Orbitebene "gefangen" und nur dort praktisch erneut nutzbar) und Wegwerf- oder Einweggesellschaft.

Wenn man auf einem anderen Himmelskörper ist, so dass der Transportaufwand dorthin "exorbitant" steigt, relativiert sich das langsam. In-situ bezieht sich momentan ja auch eher auf die Nutzbarmachung einiger weniger Ressourcen, v.a. Verbrauchsressourcen wie Wasser, Stickstoff, Sauerstoff, Methan. Produktionskonzepte stehe erst in der zweiten Reihe.

Die Frage ist natürlich welche Vorteile (Gewichtsersparnis) bringt eine In-situ-Produktion. Da z.Z. eine bemannte Mond/Mars-Basis in weite Ferne gerückt ist könnte eine Rapid-Prototyping-Maschiene z.B. Komponenten für ein Radioteleskop-Array liefern.

Bei dieser Konferenz geht es nicht nur um ISRU, sondern um alle möglichen Aspekte der Ressourcen-Gewinnung/Nutzung und hoffe, dass man nach der Konferenz entsprechende Präsentationen online findet.
 
http://ssi.org/2010-conference-space-manufacturing-14/sm14-agenda/

Wie wäre es mit sowas:



Ein 3D-Drucker, dieser arbeitet mit Plastik, es gibt aber auch welche mit Metallstäuben.

Könnte man damit nicht viele Low-Tech-Mars-Rover In Situ produzieren?

Silizium ist in allen terestrischen Körpern, damit baut man Schaltkreise und Solarzellen. Eisen für Gehäuse gibt es im Staub, Plastik könnte man aus der Marsatmosphäre erzeugen (CO2+H2O)... Akkus wären dann noch das schwierigste, oder man nimmt Branstoffzellen? Oder in der Nacht gehen einfach die Lichter aus.

Wobei die Schaltkreise das Schwierigste sein dürften, die sollten hochrein sein... Wenn man statt Mikrochips 'nur' Transistoren nimmt, und damit die Schaltungen aufbaut?

Schaltkreise sollten auch nicht so das Problem sein wenn man die richtige Tinte hat.

Aber lässt sich solche Nano-Tinte nicht nur unter hohem Aufwand erzeugen??

Das Problem dabei wäre ja nicht der Rohstoff, sowas gibts auf dem Mars ja, aber die Verarbeitung sollte nicht zu aufwendig werden, um in ausreichenden Mengen und vor allem auomatisiert ablaufen zu können...


Na gut, wenn die nur Atomlagen dünn sind, reichen so ein paar Liter Tinte vielleicht auch für ein paar hundert Roboter...

Ich dachte z.B. an Thumbleweeds, denn diese sind verhältnismäßig Low-Tech...

Kein Antrieb, das erspart einiges... Den besorgt der Wind...


Also, was der Roboter bräuchte: 1) ein Gehäuse, sollte mit Plastik oder Metallpulver zu machen sein, was leichter auf dem Mars produzierbar ist. 2) eine Antenne, um den Kontakt mit anderen Bots und der Fabrik (=Relais) zu halten 3) den einen oder anderen Chip, um Temperatur zu messen, evt auch Druck... Aber ein Kamera wird sich damit wohl eher kaum realisieren lassen???

Theoretisch könnte man auch eine Fabrik hinschicken, um Opportunity, Spirit und Curiosity, Exomars etc mit frischen  Ersatzteilen zu versorgen...

Bleibt mal bei realistischem ISRU ... man denkt ernsthaft über die Gewinnung von einigen wenigen Rohstoffen nach, nicht über Replikatoren.

Realistisch betrachtet gebe ich diesen Vor Ort Techniken (noch) keine guten Chancen.

Warum ?:

• Metalle müssten vor Ort verhüttet werden. Eine Stahl oder Aluminiumindustrie auf dem Mond aufzubauen ist absoluter Nonsens (im Moment)
• Um Plastik herzustellen braucht man ebenfalls eine komplette Industrie (im Moment absolute Zukunftsmusik)
• Materialbearbeitungen sind sehr Energieintensiv -> spezielle Kraftwerke wären nötig.
• woher soll das Geld dafür kommen ; Dazu müsste es erstmal eine Industrie geben, die daran interessiert ist

Sicher wird es den einen oder anderen Punkt geben es dennoch zu tun. Fragt sich nur, ob es dabei ein sinnvolles Kosten/Nutzenverhältnis geben wird.

# Um Plastik herzustellen braucht man ebenfalls eine komplette Industrie (im Moment absolute Zukunftsmusik)

Theoretisch genügen 2 Arten von Bakterien, von welchen die eine zb. Therephtalatsäure und die anderern eine Ethenhältige Base produzieren. Mischt man deren Produkte entsteht PET.


Und was ist mit der einfachsten Form von In-Situ: Wasser aus dem GEstein ausdampfn oder Sauerstoff aus dem Gestein? Das würde viel Gewicht bei einer Mission ersparen.

Ich denke auch das die Treibstoffgewinnung bzw Wassergewinnung im Vordergrund stehen wird. Damit kann man auch erstmal Erfahrungen sammeln in der  in-situ Produktion. Weil man muss immer bedenken das die Maschinen so gut wie Wartungsfrei arbeit müssen... Wenn ich allein schon denke wie lange es auf der Erde dauert bis mal ein Servicetechniker anrückt, will ich mir das auf dem Mond gar nicht erst vorstellen... 

Ein Problem, aus Regolith Sauerstoff zu erzeugen, ist ja wohl, dass man dazu meist Wasserstoff oder Kohlenstoff verwendet, um den Sauerstoff dem Silizium etc. zu entreissen.
Das sind dann halt Verbrauchsstoffe.

Allerdings ist mir dazu was eingefallen:

In der Mikrowelle werden ja Wasserstoffatome durch bestimmte Frequenzen zur Schwingung angeregt. Dadurch erwärmen sie sich, bei zu großer Erwärmung geben sie ihre Elektronen ab und besitzen sie genug Energie, um aus der chemischen Verbindung auszutreten.
Ungebundene Wasserstoffatome werden dabei frei.

Jedes Atom reagiert auf bestimmte Frequenzen. Wenn man berechnet, auf welcher Wellenlänge Sauerstoff die Resonanz hat, könnte man ihn so aus gemahlenem Gestein holen, mit nichts weiter als ner Antenne und etwas Strom.


EDIT:
Hier,
# 60 GHz - Absorptionslinie von Sauerstoff
(http://de.wikipedia.org/wiki/Gr%C3%B6%C3%9Fenordnung_%28Frequenz%29)

Das müsste so doch korrekt sein, oder??
Dann braucht man eine Antenne, die mit 60 GHz schwingt, einen Probenbehälter, einen Eisenmantel (um keine anderen Geräte zu stören), Basaltpulver (häufiges Mondgestein) und Strom.
Wenn ich mit der Annahme richtig gehe, müsste ich mal die Enthalpie berechnen. Der Wirkungsgrad hier sollte eigentlich recht hoch sein, besser jedenfalls als mit Wasserstoff ec., denn den muss man dann wieder recyclen, dabei geht auch was verloren, etc. (muss man teuer wieder auf den Mond fliegen)

Zu den Mikrowellen: Das LZH erwärmt z.b. Glas mit Hilfe von Microwellen. Es sollte also auch möglich sein Sauerstoff zum Schwingen zu bringen. Nur weiß ich das wenn man Microwellen einsetzt man evtl eine Abschirmung braucht damit anderen geräte nicht beeinflusst oder beschädigt werden. Bei den Haushaltsüblichen Dingern für Wassererwärmung reicht ja ein Metalgitter. ich bin nicht sicher ob das für alle Wellenlängen gültig ist. Wenn ja dann ist das gut

LZH?

erwärmt z.b. Glas mit Hilfe von Microwellen

Glas ist im Grunde Silizium + Sauerstoff (+Zusätze) Also wird es wohl eine längere Wellenlänge sein, die das ganze Molekül anregt?
Oder es regt nur Si oder O an...

Nur weiß ich das wenn man Microwellen einsetzt man evtl eine Abschirmung braucht damit anderen geräte nicht beeinflusst oder beschädigt werden.

Exakt. Ein Gitter aus Eisen ist in jeder Mikrowelle, denn Eisen absorbiert viele Wellenlängen. Das müsste man ausprobieren, berechnen, oder jemanden fragen, der sich in diesem Teilbereich der Physik gut auskennt...

Oder, man stellt das in einen tiefen Krater und alle Maschinen und Menschen raus aus dem Krater... Pipline zum Landemodul...

LZH = Laserzentrum Hannover

So wie ich den Bericht dazu verstanden hab regen sie das gesamte Molekül an.

Ah, danke.

Ja, das kann sein.

Bei der Sauerstoffextraktion wäre es halt von Vorteil, wenn man nur den Sauerstoff erhitzen würde, da sonst ja mehr Energie aufgewendet werden müsste (Obwohl Glas, Regolith, ... alle Verbindungen ab einer gewissen Temperatur sich von selbst in ihre Bestandteile zerlegen)

Von der Space Manufacturing Conference gibt es jetzt schöne Präsentationen hier:
http://ssi.org/2010-conference-space-manufacturing-14/archive/

Mal als Beispiel: Energiespeicherung auf dem Mond nur mit Lunarmaterial
http://ssi.org/2010/SM14_presentations/101031_SSI_Dietzler-Schubert.pdf

Andere Themen sind:
-  LEO-Transport
- Asteroid Mining
- Lebenserhaltungssysteme
- Solar Power
- Rechtliches
- 3D Printing

3D Drucken ist eine neue interessante Technologie. Der Drucker bedruckt nicht mehr Papier sondern stellt ein dreidimensionales Objekt her. Die Technologie ist noch im Anfangsstadium aber ihr steht eine große Zukunft bevor. Eine Querflöte kann man schon drucken ( mit einigen Defiziten):
ws

Welche Festigkeit dieses Druckmaterial hat, weiß ich gerade nicht, wahrscheinlich eher nicht soviel. Aber viele Fertigungsmaschinen durch eine einzige zu ersetzen hat sicherlich viele Vorteile. Es gibt offenbar auch Bestrebungen, dass die Maschine sich selbst reproduzieren kann. Das wäre in der Tat ein großer Fortschritt, man schickt eine Maschine zum Mars und diese reproduziert sich mit den dort vorhandenen Materialien erstmal ein paar mal um dann eine für Menschen bewohnbare Siedlung zu bauen und man muss dann nur noch einziehen.

Ok, heute alles Sciencefiction aber wenn sich die Technologie ähnlich entwickelt wie die Computer? Hat vielleicht in 20-30 Jahren jeder so eine Maschine zu Hause?

Ich finde es auf jeden Fall sehr spannend wie sich die Technologie entwickeln wird.