Regolith

Regolith ist die lose Schicht aus Staub, Sand und kleinen Steinen, die auf festem Fels liegt. Man findet sie auf dem Mond, auf dem Mars und auf vielen Asteroiden. Auf der Erde nennt man eine ähnliche Schicht meist Boden, doch dort ist Leben beteiligt: Pflanzenreste und Bakterien machen daraus Humus. Der Regolith des Mondes enthält nichts davon. Er besteht nur aus zertrümmertem Gestein, das über Milliarden Jahre zerkleinert wurde. Die oberste Schicht ist so fein wie Mehl, darunter steckt gröberer Schutt, der auf dem Mond mehrere Meter dick sein kann.

Baumaterial, das man nicht mitschleppen muss

Ein Kilogramm Material zum Mond zu bringen, kostet je nach Rakete mehrere zehntausend Euro. Wer dort eine Station bauen will, kann unmöglich alle Ziegel von der Erde mitnehmen. Regolith liegt dagegen kostenlos vor der Tür. Deshalb planen Raumfahrtagenturen, aus dem Material vor Ort zu bauen. Dieses Prinzip heißt in der Fachsprache In-situ-Ressourcennutzung, also die Nutzung von Rohstoffen am Zielort.

Noch wichtiger ist der Sauerstoff. Etwa 40 bis 45 Prozent des Mondregoliths bestehen aus Sauerstoff, allerdings chemisch fest an Metalle gebunden. Wer ihn herauslöst, gewinnt Atemluft und einen Bestandteil von Raketentreibstoff. Übrig bleiben Eisen, Aluminium und Titan, also brauchbare Metalle. Ein Mondlager könnte sich damit teilweise selbst versorgen, statt bei jeder Lieferung auf die Erde zu warten.

Regolith schützt außerdem vor Strahlung. Ohne dichte Atmosphäre trifft kosmische Strahlung ungebremst auf die Oberfläche. Einige Meter aufgeschütteter Regolith über einem Habitat wirken wie eine Schutzdecke. Das ist einer der Gründe, warum Entwürfe für Mondbasen oft halb vergraben aussehen.

Wie aus Einschlägen Staub wird

Auf dem Mond gibt es weder Wind noch Wasser, die Gestein abschleifen könnten. Die Arbeit erledigen Meteoriten. Große Brocken schlagen Krater und zertrümmern den Fels, winzige Partikel im Millimeterbereich beschießen die Oberfläche ununterbrochen. Über Milliarden Jahre entsteht so eine immer feiner werdende Schuttschicht. Fachleute nennen diesen Vorgang Weltraumverwitterung.

Bei den Einschlägen wird Gestein kurzzeitig geschmolzen. Die Schmelze verklebt Bruchstücke zu unregelmäßigen Klumpen, die Agglutinate heißen. Zusätzlich schleudern die Einschläge Material weit umher, sodass sich alles ständig durchmischt. Deshalb ähnelt sich der Mondregolith an sehr weit auseinanderliegenden Landestellen im Aufbau.

Genau das macht ihn allerdings gefährlich. Weil keine Erosion durch Wasser die Kanten rundet, sind die Körner scharfkantig und splittrig. Zugleich sind sie elektrisch aufgeladen und haften an allem. Bei den Apollo-Missionen fraß sich der Staub in Dichtungen, verkratzte Visiere und drang in die Landefähre ein. Astronauten berichteten von Reizungen der Atemwege. Staubmanagement ist bis heute ein ungelöstes Problem der Mondfahrt.

Von 3D-Druckern und Simulanten

In den Nachrichten taucht Regolith auf, wenn es um Artemis geht, das amerikanische Programm zur Rückkehr zum Mond. Auch chinesische Missionen und Firmen wie ispace oder Astrobotic testen Geräte, die Regolith aufnehmen und verarbeiten. Ein bekanntes Verfahren ist das Sintern: Ein Laser oder ein Sonnenspiegel erhitzt den Staub so stark, dass die Körner zusammenbacken. Aus dem Ergebnis lassen sich Landeplattformen oder Bauteile drucken.

Weil echtes Mondmaterial extrem selten ist, arbeiten Labore mit Simulanten. Das sind irdische Vulkanaschen, die in Korngröße und Chemie dem Original nachempfunden werden. Ein Kilogramm davon kostet einige Dutzend Euro, echte Apollo-Proben sind dagegen praktisch unbezahlbar. Ohne solche Ersatzstoffe könnte man Bohrer, Rover-Räder oder Öfen gar nicht sinnvoll testen.

Ein häufiger Irrtum ist, Regolith sei Erde und man könne dort einfach Pflanzen einsetzen. Nährstoffe für Wurzeln fehlen weitgehend, und manche Bestandteile wirken giftig. Versuche mit Apollo-Proben zeigten zwar, dass Pflanzen keimen können, sie wuchsen aber deutlich schlechter als in Kontrollböden. Bis aus Mondstaub ein Acker wird, ist es also noch ein weiter Weg.