Prof. Dr. Carsten Drebenstedt von der Technischen Universität Bergakademie Freiberg vor dem Modell eines Tagebau-Baggers
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Weltraumtechnologie und Nachhaltigkeit Von Sachsen zum Mond: Einschreibung für neues Studium "Space Resources" beginnt

20. Juni 2024, 06:19 Uhr

Sauerstoff und Wasser für autarke Forschungsstationen auf dem Mond herstellen und diese Innovationen für nachhaltiges Leben auf der Erde nutzen. Die TU Freiberg hat große Visionen und geht mit Studierenden neue Wege. Was Mond-Ressourcen, das ARTEMIS Programm der NASA und der Antrag für die Großforschungseinrichtung "European Research Institute for Space Resources" (ERIS) mit dem neuen Studium zu tun haben, erklärt Schöpfer Carsten Drebenstedt, Professor für Bergbau-Tagebau an der TU Freiberg.

Professor Drebenstedt, Sie haben an der TU Freiberg den Studiengang "Space Resources" ins Leben gerufen. Wollen Sie in Sachsen nach den Sternen greifen?

Ja, das kann man so sagen. Wir wollen nach den Sternen und Himmelskörpern wie dem Mond greifen. Dabei lehnen wir uns an das aktuelle Artemis-Programm der NASA an, das die Rückkehr des Menschen auf den Mond anstrebt und dort eine dauerhafte Präsenz aufbauen will. Wir beschäftigen uns an der Bergakademie intensiv mit den Ressourcen der Erde. Wir haben hier viel zur Perfektion gebracht, was zum Beispiel das Analysieren, das Aufbereiten und das Abbauen von Rohstoffen betrifft. Wir beschäftigen uns intensiv mit Materialien und Lebenserhaltungssystemen. Der Mond ist Teil der Erde und gehört mit dem Mond zum gleichen Sonnensystem. Er wird auch als 8. Kontinent bezeichnet, weil er tatsächlich aus der gleichen Materie wie die Erde besteht. Warum unser Wissen also nicht nutzen, um den Mond zu erkunden?

Sie wollen sich in Freiberg also an Expeditionen zum Mond beteiligen?

Wenn diese Vision später einmal wahr wird, haben wir natürlich überhaupt nichts dagegen. Erst einmal geht es jedoch darum, in Gedankenmodellen Stationen auf dem Mond zu errichten. Wir wollen quasi mit unserer Forschung und den jungen Ideen der Studierenden Lösungen finden, um eine dauerhafte Präsenz der Wissenschaft auf dem Mond möglich zu machen. Ziel ist es, den nachhaltigen Bau und Betrieb von Forschungsstationen auf dem Mond zu entwickeln.

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Weltraumschrott ist ein gutes Baumaterial auf dem Mond, sagt Prof. Carsten Drebenstedt von der TU Freiberg

MDR KULTUR - Das Radio Do 03.02.2022 12:19Uhr 01:06 min

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Auf den Mond zu fliegen, ist ja für die Menschheit schon längst kein Problem mehr…

Das konkret nicht, doch dort länger zu bleiben, schon. Bislang müssen wir alles ins All mitnehmen, ein Kilogramm "Gepäck" zum Mond wird in der Weltraumforschung derzeit mit Kosten in Höhe von etwa 100.000 Dollar beziffert….

So teuer!

Ja, dabei ist es schon günstiger geworden. Sie können sich vorstellen, wie teuer es ist, allein ein paar Liter Wasser zur Verpflegung ins All zu bringen. Deshalb ist es lohnenswert darüber nachzudenken, Ressourcen auf dem Mond aufzuspüren und dort abzubauen. Wir brauchen Sauerstoff, Wasser, müssen uns vor den immens hohen und tiefen Temperaturen sowie der kosmischen Strahlung schützen. Wenn sie an die Mondforschung denken, hören sie die ganzen Stichworte, wie Effizienz, Nachhaltigkeit und Langlebigkeit. Das zwingt uns zu Sprungtechnologien und Sprunginnovationen, die es in der Weltraumforschung immer gegeben hat.

Apropos Geld. Kritiker meinen, man solle nicht so viel Geld in das All stecken, sondern lieber die Probleme auf der Erde lösen…

Wir wollen beides: Mit Innovationen aus der Mondforschung können wir viele Probleme auf der Erde lösen.

Warum müssen wir da vorher zum Mond, wir haben doch beim Klimaschutz hier genug zu tun?

Wenn sie auf der Erde von Umweltschutz, Recycling und Wasserknappheit reden, kommen Sie immer zum gleichen Punkt. Es ist viel Vorhaben und wenig Zugzwang da. Wenn wir auf dem Mond gehen, müssen wir Atemluft, Wasser und Nahrung erzeugen, die wir immer wieder atmen, trinken und essen werden. Wir sind auf anderen Himmelskörpern dazu verdammt, nachhaltig zu sein, Ressourcen wiederzuverwerten und keine Kontamination zuzulassen. Diese Innovationen können wir auch auf der Erde anwenden. Das ist mit anderen Anwendungen längst passiert. Die Luft- und Raumfahrt ist ein Innovationstreiber. Nehmen sie den Herzschrittmacher, er ist ein typisches Produkt der Raumfahrt. Klein, leicht und extrem langlebig – eignet sich auch auf der Erde prima. Sie können ja einem Herzpatienten nicht ständig einen neuen Schrittmacher einpflanzen, wenn die Batterie nachlässt oder die Lötstelle nicht richtig sitzt.

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Prof. Dr. Carsten Drebenstedt von der Technischen Universität Bergakademie Freiberg vor dem Modell eines Tagebau-Baggers 24 min
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Carsten Drebenstedt will auf dem Mond Gestein abbauen, um dort daraus Gebäude zu errichten.
Wie kommt der Bergbauingenieur aus Freiberg auf diese Idee?

Do 12.05.2022 10:42Uhr 23:43 min

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Das ist ein Beispiel…

Ja. Die Rettungsdecken, die in jedem Auto liegen, kommen ebenfalls aus der Weltraumforschung, sie wurden bei der Apollo-Mission entwickelt. Auch Methoden für erdbebensicheres Bauen stammen aus der Mondforschung. Bei der ersten Landung auf dem Mond wusste niemand, wie hart der Aufprall sein wird. Die Kapsel musste unbeschädigt bleiben, um wieder abgeschossen zu werden und zurückkehren zu können. Also wurde ein Kompensator gegen Schwingungen eingebaut, damit die Energie des Aufpralls nicht auf die Kapsel übertragen wird. Dieser Mechanismus wird heute beim Hausbau in Japan und anderen Erdbebenregionen der Welt verwendet und rettet Leben.

Sachsen ist nicht für seine Mondforschung bekannt. Warum ausgerechnet die Bergakademie Freiberg?

Wie gesagt, wir als Ressourcenuniversität beschäftigen uns intensiv mit Ressourcen und fühlen und angesprochen, wenn die NASA eine Präsenz auf dem Mond anstrebt. Der Mond ist unser Trainingsgebiet sozusagen. Man kommt in wenigen Tagen hin und wieder zurück. Zum Mars sind sie ein halbes Jahr unterwegs. Zurück geht alles auf unseren Antrag für das Großforschungszentrum "ERIS – European Research Institut für Space Resources".

Können Sie genauer werden?

Damals haben wir an der TU herumgefragt und festgestellt, dass sich viele für die Raumfahrt begeistern und an diversen Projekten arbeiten. Gleichzeitig sitzen in Sachsen und Deutschland wichtige Zulieferer für Airbus, der wiederum einer der größten Player in der Raumfahrttechnik ist. Wir waren bei der ESA, der NASA, dem deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt sowie den großen Unternehmen Airbus und OHB. Es gibt ja ein riesiges technologisches Netzwerk, bevor eine Rakete fliegt. Deutschland hat hier sehr große Kompetenzen. Alle waren begeistert und haben gesagt, wenn wir eine Finanzierung finden, seien sie dabei. Bis zur Finalrunde – unter die sechs besten Bewerber haben wir es geschafft– den Zuschlag aber nicht bekommen. Der neue Studiengang ist ein Ergebnis des Antrags. Wir sind ja nachhaltig, warum also geleistete Arbeit nicht weiter nutzen? Wir glauben an die Vision und daran, dass junge noch nicht so stark vorgeprägte Menschen hier entscheidende Anstöße liefern können.

Wie soll das gelingen, die fangen doch nächstes Semester gerade erst an?

Heute beginnt die Einschreibung für den Bachelor-Studiengang "Space Resources". Wer Innovationsgeist hat, kreativ ist, sich zutraut, auch quer zu denken und sich natürlich für Mathe, Physik und Ingenieurswissenschaften interessiert, kann sich einschreiben. Gleich im ersten Semester erhalten die Studierenden Aufgaben, um alltägliche Lösungen für das Leben auf dem Mond und anderen Himmelskörpern zu finden. Wie kann man sich waschen ohne Wasser?  Auf die Toilette gehen ohne Papier? Wie lässt sich Trinkwasser gewinnen? Wie kann Atemluft im Kreislauf zirkulieren. Es geht darum, die Habitate neu zu denken.

"Space Resources" in deutscher und englischer Sprache Der Studiengang ist in Deutsch. In der Vertiefung können die Studierenden in den freien Wahlmodulen und Wahlpflichtmodulen auch englischsprachige Module wählen.

Sauerstoff auf dem Mond, wie wollen Sie den herbekommen?

Da haben wir tatsächlich schon Ideen. Das Mineral Ilmenit besteht aus Eisen, Titan und Sauerstoff und ist auf dem Mond reichhaltig vorhanden. Bis zu zehn Prozent des Mondstaubs bestehen aus diesem Mineral. Alles, was sie brauchen, ist ein Magnet, um das Eisen anzuziehen. Dann benötigen Sie einen Parabolspiegel, mit dem Sie die direkte Sonneneinstrahlung nutzen, um die Steine zu schmelzen. Sie haben ja keine Atmosphäre auf dem Mond, die Sonneneinstrahlung ist deshalb viel stärker.

Sauerstoff ist ein Gas, das geht Ihnen doch gleich wieder verloren…

Natürlich muss das alles in einem geschlossenen System passieren, mit der Sie den Sauerstoff auffangen, säubern und zur Atemluft aufbereiten. Unsere Atemluft besteht ja nur etwa 20 Prozent aus Sauerstoff.

Was machen Sie mit dem Eisen?

Den wickeln wir auf Draht und drucken mit einem 3-D-Drucker Metallteile direkt auf dem Mond.

Das ist sehr visionär. Woher nehmen Sie die Energie?

Energie gibt es auf dem Mond ohne Ende. Die Sonne liefert dort an einem einzigen Tag so viel Energie wie auf der Erde in 14 Tagen. Die Frage ist nur, wie lässt sich die Energie speichern um die Temperaturunterschiede zwischen +180 und -160 Grad Celsius im Wechsel zu kompensieren. Das Thema Energie speichern, beschäftigt uns ja hier auf der Erde schon ewig. Auf dem Mond bin ich zum Speichern von Energie gezwungen, sonst kann ich während der Mondnacht nicht überleben.

Sie brauchen auch Wasser!

Es ist nachgewiesen, dass an den Polkappen des Mondes Wasser zu finden ist. Wenn wir in die Tiefe bohren und Wärme in den Untergrund bringen, verdampft das Wasser aus dem Gestein. Wir erwärmen also die Oberfläche, verdunsten das Wasser und geben es wieder in den Kreislauf.

Luft- und Raumfahrt als Technologiertreiber – wie groß ist die Bedeutung?

Alles, was man in den Weltraum schickt, muss leicht sein und wenig Energie verbrauchen. Jedes Watt Energie, dass Sie sparen können, ist extrem wichtig. Sie können auch nicht so einfach reparieren im All. Alles muss also auch sehr lange halten.

Findet dieser Wunsch nach Haltbarkeit nicht seine Grenzen in der Wegwerfgesellschaft?

Das ist ja für mich als Ingenieur ein ganz starkes Motiv, für lange Haltbarkeit zu kämpfen. Haltbarkeit spielt eine immense Rolle. Wir müssen nicht über Energie- und Materialeffizienz sprechen, wenn wir auf der anderen Seite eine Wegwerfgesellschaft leben. Haltbares zu entwickeln, ist der Anspruch der Raumfahrt, den wir wieder für die Erde adaptieren können.

Kommen Sie da als Ingenieur nicht an Ihre Grenzen? Das ist doch eine Frage des Wirtschaftssystems?

Wir möchten den scheinbaren Umweg über den Mond nutzen, um neue technologische Lösungen für Nachhaltigkeit zu entwickeln. Fläche sparen, Energie sparen, Habitate komplett neu denken mit Robotik und KI – das ist der Ansatz. Mit dem Mond bekommen wir einen Zwang, die Dinge sparsam zu entwickeln, was wir auf der Erde nicht konsequent tun. Wir wollen nicht warten, bis unsere Erde kränker und kränker wird und die Menschen sich erst kurz vor dem Kollaps mit Innovationen selbst retten. Das ist ein riskantes und verantwortungsloses Szenario, auf das wir uns nicht einlassen dürfen.   

Trotzdem bleibt der Widerspruch zur Wegwerfgesellschaft…

Ein Teilgebiet des Studiums ist Weltraumrecht, -wirtschaft und -ethik. Hier bieten wir viele verschiedene Vorlesungen und Übungen. Etwa 30 Lehrende werden in den neuen Studiengang insgesamt involviert sein, dazu viele externe Experten wie Astronauten. Inkludiert sind auch zahlreiche wissenschaftliche Exkursionen, nicht gleich zum Mond, doch zu vielen Akteuren der Branche – unter anderem zur jährlichen Internationalen Luft- und Raumfahrtausstellung.

Sie denken Ethik mit, das ist ja super und wird oft vergessen!

Weltraumrecht spielt eine große Rolle. Der Weltraum gehört allen, niemand hat das Recht, sich etwas privat anzueignen. Ich betone immer wieder, es geht nicht um Bergbau im großen Stil. Wir wollen auf Himmelskörpern nur so viele Rohstoffe minimalinvasiv abbauen und Energien erzeugen, um eine wissenschaftliche Präsenz vor Ort zu ermöglichen – nicht um Rohstoffe für Privatanbieter auf der Erde zu gewinnen. Dafür gibt es noch keine Grundlage.

Jetzt geht es los mit den Studierenden. Wollen sie wieder Kontakt zur NASA aufnehmen?

Unsere Vision ist es, über die Generationen von Studierenden Wissen aufzubauen, was in die Tiefe geht und später auch Master- und Promotionsstudiengänge anbieten. Wir wollen das Wissensgebiet systematisch aufbauen. Nach der Absage zum Großforschungszentrum mussten wir uns zurücknehmen, die ganz großen Träume können wir vorerst nicht erfüllen. Doch der Studiengang wird der erste dieser Art in Europa sein, einen weiteren gibt es in Colorado in den USA. Mit den Kollegen vor Ort werden wir uns bald in Kontakt setzen – und dann auch sicher, sobald wir bahnbrechende Ideen und Lösungen haben, bei der NASA anrufen.

Links/Studien

Weitere Infos zum Studium "Space Resources": https://tu-freiberg.de/bachelor-space-resources-weltraumtechnologien
Infos zum Großforschungszentrum: https://space-resources.eu/
Ringvorlesung zum Thema: https://space-resources.de/news
Hier geht es zum Bewerberportal der TU Freiberg:

tomi

Dieses Thema im Programm: MDR SACHSEN - Das Sachsenradio | Regionalnachrichten aus dem Studio Chemnitz | 13. Juni 2024 | 16:00 Uhr

1 Kommentar

Anni22 vor 4 Wochen

Das klingt wirklich sehr spannend! Was mich ein wenig wundert, dass der Studiegang nicht zumindestens in Englisch gelehrt wird, zusätzlich sinnvoll wären auch Kenntnusse in Russisch und Chinesisch z.Bsp! Ich glaube jetzt nicht, dass Missionen rund um Weltraumprogramme mit "deutsch" zu bearbeiten sein werden.