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

Das LZH hat einen Laser entwickelt, der Wasser in den Polarregionen des Monds nachweisen soll. Der robuste Laser wurde bereits in ein Messinstrument eingesetzt und erfolgreich an Regolithproben getestet. Eine Pressemitteilung des Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH).

Quelle: Laser Zentrum Hannover e.V.

Mit dem Laser des LZH soll das VOILA-Messinstrument zukünftig auf dem Mond nach Wasser suchen können (Foto: LZH).

25. Februar 2022, Lena Bennefeld, LZH: 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.

Die Vision: der LUVMI-X-Rover sucht mit dem Laser des LZH nach Wasser in den Polarregionen des Monds. (Grafik: Space Applications Services NV)

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.

Das LZH entwickelte im Projekt LUVMI-X einen Laser für die Suche nach flüchtigen Elementen wie Wasser in den Polarregionen des Mondes. (Foto: ESA/SMART-1/AMIE camera team/Space Exploration Institute, CC BY-SA 3.0 IGO)

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

Weiterführende Informationen:

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

Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH)

Als unabhängiges gemeinnütziges Forschungsinstitut steht das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) für innovative Forschung, Entwicklung und Beratung. Das durch das Niedersächsische Ministerium für Wirtschaft, Arbeit, Verkehr und Digitalisierung geförderte LZH widmet sich der selbstlosen Förderung der angewandten Forschung auf dem Gebiet der Photonik und Lasertechnologie. 1986 gegründet arbeiten inzwischen fast 200 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter am LZH.

Das LZH bietet mit seinen Anwendungen der Smarten Photonik Lösungen zu gegenwärtigen und zukünftigen Herausforderungen. Dabei arbeiten Naturwissenschaftler*innen und Ingenieur*innen interdisziplinär zusammen entlang der Prozesskette: von der Komponentenentwicklung für spezifische Lasersysteme oder für Quantentechnologien bis hin zu Prozessentwicklungen für die unterschiedlichsten Laseranwendungen, zum Beispiel für die Medizin- und Agrartechnik oder für den Leichtbau im Automobilsektor. 18 erfolgreiche Ausgründungen sind bis heute aus dem LZH hervorgegangen. Das LZH schafft so einen starken Transfer zwischen grundlagenorientierter Wissenschaft, anwendungsnaher Forschung und Industrie – und nutzt Licht für Innovation.

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