Weltraumspäher auf dem Mond

NASA-Forscher haben eine einfache und kostengünstige Methode entwickelt, mit der sich Mondstaub zu einem betonartigen Material umformen lässt, das statt herkömmlicher teuerer Materialien zum Bau großer Teleskopspiegel auf dem Mond genutzt werden könnte. Dazu werden Kohlenstoffnanoröhrchen mit Epoxidharzen vermischt. Die Rolle des Mondstaubs übernimmt im Experiment auf der Erde zerkleinertes Gestein, das über eine ähnliche Zusammensetzung verfügt wie das Geröll auf dem Erdtrabanten. Das Material wird dann auf einem Keramikrad gedreht, um einen Spiegel mit der Parabolform zu schaffen, die für ein Teleskop notwendig ist.

Der Vorteil der Technologie wäre vor allem, dass nur noch wenig Material von der Erde mitgebracht werden müsste: 90 Prozent des Spiegels würde aus Mondstaub bestehen. Damit gäbe es auch keine Größenbeschränkungen mehr, wie Peter Chen, Forscher am Goddard Space Flight Center sagt, der an dem Projekt arbeitet.

Die Leistungsfähigkeit eines Teleskops hängt direkt mit der Größe seines Spiegels zusammen. Das James Webb-Raumteleskop, das das alte Hubble-Teleskop 2013 ersetzen soll, wird der bislang größte Weltraumspäher sein, den die Menschheit je gebaut hat – sechs Meter Durchmesser hat sein Spiegel. Laut Chen könnte die neue Baumethode auf dem Mond noch deutlich größere Anlagen ermöglichen – mit bis zu 50 Meter Durchmesser. Das wäre die ideale Größe, um tief ins Universum schauen zu können, um erdähnliche Planeten zu erspähen und nach Leben im All zu suchen.

Experten halten den Erdtrabanten schon lange für einen idealen Ort der Astronomie. "Der Mond hat keine Atmosphäre, so dass es zu keiner Unschärfe und zu keiner Absorbierung von Sternenlicht kommt." Außerdem sei eine größere, stabilere Plattform kaum im All vorstellbar, meint Chen.

Seine Forschergruppe ist nicht die einzige, die am Bau gigantischer, leistungsstarker Spiegel auf dem Mond forscht. Robert Angel von der University of Arizona und Ermanno F. Borra von der Universite Laval in Quebec wollen ein sich drehendes Teleskop, dessen Spiegel aus Flüssigkeit besteht, entwerfen. Damit das funktioniert, muss es allerdings stets mit gleicher Geschwindigkeit rotieren – seine ganze Nutzungszeit hindurch. So kann es auch nur in eine Richtung zeigen. "Wenn die NASA eine flüssige Oberfläche zu etwas feststehenden gefrieren kann, dann ließe sich ein vielseitigeres Teleskop als unseres bauen. Allerdings verändern Epoxidspiegel ihre Form, nachdem sie sich gesetzt haben."

Die meisten Teleskopspiegel werden auch hochspezialisierten, Edelmaterialien hergestellt und sind entsprechend teuer – etwa aus Beryllium oder Siliziumgraphit. Auch bei diesen Ausgangsbedingungen ist es nicht einfach, große, perfekt glatte optische Oberflächen zu erzielen. Sehr kleine Fehler können die Spiegel bereits unbrauchbar machen.

Im Gegensatz dazu setzen die NASA-Forscher nun für ihr Mondteleskop auf reichlich vorhandene Komponenten: Eben Kohlenstoffnanoröhrchen, Epoxidharze und zerstoßenes Gestein. Die Mischung ergab im Versuch ein sehr starkes Material mit der Konsistenz von Beton. Dann wurde eine weitere Epoxidschicht aufgetragen und das Material so gedreht, dass sich ein 12 Zoll großer Spiegel ergab, dessen Parabolspiegelform der von Teleskopspiegeln entsprach. Obwohl so noch keine perfekten optischen Oberflächen entstehen, glaubt Chen, dass sich mit Hilfe der Anpassung von weiteren Standardtechnologien eine solche nachträglich erzielen lässt. Er und seine Gruppe haben außerdem eine Methode entwickelt, mit der sich Epoxidoberflächen aus der Ferne verändern lassen sollen.

"Die Demonstration dieser Methode bei einem kleinen Spiegel ist nur ein erster kleiner Schritt in Richtung des Baus eines 50-Meter-Teleskops", meint Lee Feinberg, ein NASA-Wissenschaftler, der das James Webb-Teleskopprogramm managt.

Ein großes Problem auf dem Mond sei auch, wie sich mechanische Präzisionsgeräte und Oberflächen staubfrei halten lassen können. Zudem existierten hohe Temperaturunterschiede zwischen Tag und Nacht – das Material muss darauf also vorbereitet sein. Bevor man solche Ideen überhaupt ausprobieren kann, muss die NASA aber zuerst einmal zurück zum Mond. Bis 2020 soll es soweit sein. (bsc)