Dem Wasser auf der Spur: Laser für den Einsatz auf dem Mond

Um Wasser in den Polarregionen des Monds nachweisen zu können, hat das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) im Projekt LUVMI-X einen robusten Laser entwickelt. Eingesetzt im Messinstrument der Projektpartner konnte das System bereits erfolgreich an Regolithproben getestet werden.

In den Polarregionen des Mondes ist die Wahrscheinlichkeit, flüchtige Bestandteile wie Wasser zu finden, am höchsten, da diese dort gefroren vorliegen. Nachweisen lassen sich diese etwa durch die Methode „Laser-induced breakdown spectroscopy“ (LIBS). Zu diesem Zweck haben die Wissenschaftler:innen der Gruppe Solid-State Lasers ein Lasermodell designt und gebaut.

Das Institut für Optische Sensorsysteme des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR-OS) verbaute den Laser des LZH in ein Demonstrator-Modell des eigentlichen „Volatiles Identification by Laser Ablation“-Messinstruments (kurz VOILA). Die Funktionalität prüften sie dann an Regolithsimulant, einem Stoff, der dem Mondstaub sehr nahekommt, und konnten damit die gewünschten Messdaten erzeugen.

Extrem kälteresistente und robuste Laserkomponenten

Langfristiges Ziel ist es, das VOILA-Lasersystem in einen Mond-Rover zu integrieren. Um herauszufinden, welche Komponenten für ein zukünftiges Flugmodell geeignet sind, haben die LZH-Wissenschaftler:innen zusammen mit der OHB System AG an verschiedenen Laserkomponenten Tieftemperaturtests mit Temperaturen von bis zu -140°C durchgeführt.

Damit ein Laser für einen Einsatz auf dem Mond geeignet ist, muss er spezielle Anforderungen erfüllen. In extrem kalten Gebieten mit Temperaturen von deutlich weniger als -100° C muss er zuverlässig funktionieren – solche Temperaturen sind für herkömmliche Lasersysteme äußerst problematisch. Für den Transport mit einer Mondrakete muss er klein und kompakt sein, außerdem sehr robust, damit er bei den starken Vibrationen beim Raketenstart keinen Schaden nimmt.
Der Plan für den realen Einsatz auf dem Erdtrabanten existiert bereits, das Konzept für ein Laser-Flugmodell-Design stellt sicher, dass der geplante Laser auch wirklich in das verfügbare Volumen auf dem Mond-Rover hineinpasst.

Über LUVMI-X

Das Projekt „Lunar Volatile Mobile Instrumentation Extended“ (LUVMI-X) wurde gefördert von der Europäischen Union im Rahmen des Förderprogramms Horizon 2020 (Grant 822018). An der Entwicklung des VIOLA-Instruments waren das Institut für Optische Sensorsysteme des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt in Berlin, das Laser Zentrum Hannover e.V. und die OHB System AG, Weßling, beteiligt. www.h2020-luvmi-x.eu

Weitere Informationen:

http://www.h2020-luvmi-x.eu Projektwebseite mit weiterführenen Information
http://www.h2020-luvmi-x.eu/watch-the-videos-luvmi-x-lasers/ In diesen kurzen Videos berichten die beteiligten Projektpartner über ihre Arbeit.