Messung der thermischen Eigenschaften in Mondregolith-Simulat

Kurzfassung

Die vorliegende Arbeit entstand im Rahmen des Masterstudiums Produktionstechnik in der Luft- und Raumfahrt am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR). Sie behandelt die Messung der thermischen Eigenschaften von Mondregolith-Simulat (JSC-1A). Dazu sollen zuerst die notwendigen Wärmeübergangsmechanismen verstanden werden, um im zweiten Schritt die Auswahl der Messmethodik zu treffen. Um die thermischen Eigenschaften zu ermitteln, soll ein Versuchsaufbau konstruiert und in eine Vakuumkammer eingebaut werden. Der fertige Versuchsaufbau dient zur Messung der Wärmeleitfähigkeit und der spezifischen Wärmekapazität. Im Rahmen einer am Institut gewonnen Projektförderung beim 'Wettbewerb der Visionen' kam u. a. heraus, dass die thermischen Eigenschaften des Mondregolith-Simulats JSC-1A nicht hinreichend bekannt sind. Für die spezifische Wärmekapazität sind noch keine und für die Wärmeleitfähigkeit nur vereinzelte Werte des Mondregolith-Simulats JSC-1A vorhanden. Die Grundmotivation der vorliegenden Arbeit besteht darin, Werte der thermischen Eigenschaften für zukünftige Aufgaben zu erzeugen. Das Mondregolith-Simulat wurde in den USA entwickelt, um das originale Mondregolith so realistisch wie möglich nachzuempfinden. Obwohl Apollo-Missionen der Amerikaner und sowjetische Luna-Missionen in der Vergangenheit Proben mit originalem Mondregolith zurück zur Erde gebracht haben, reicht diese Menge (ca. 382 kg [1]) nicht aus, um den Bedarf an Mondregolith zu decken. Mit Hilfe von Mondregolith-Simulat wird eine Vielzahl an Tests durchgeführt. Dabei geht es in den unterschiedlichsten Aufgabenstellungen darum, die Hardware und die Technologien zukünftiger Missionen für den späteren Einsatz zu zertifizieren. Es ist wichtig, die Eigenschaften, einschließlich der thermischen Eigenschaften des Mondregolith-Simulats, zu kennen, damit standardisierte Testverfahren entwickelt werden können. Mögliche Aufgabenstellungen für Missionen reichen dabei vom sicheren Landen auf der Mondoberfläche, über Energieerzeugung auf dem Mond, bis hin zum Aufbau einer Mondbasis. Auch für Roboter-Missionen jeglicher Art ist es in der Testphase von Vorteil, die Eigenschaften des Simulats im Voraus zu kennen.