Ein Laser für die Wassersuche auf dem Mond

Lange Zeit wurde angenommen, auf dem Mond gäbe es kein Wasser. Doch die Beweise dafür mehren sich. Das Laser Zentrum Hannover (LZH) arbeitet nun im Projekt „Lunar volatiles mobile instrument – extended“ mit daran, einen Laser zu entwickeln, mit dem sich Wasser oder andere flüchtige Bestandteile direkt vor Ort in den Polarregionen des Monds aufspüren lassen.

In den permanent im Schatten von Kraterwänden liegenden Polarregionen des Monds ist die Wahrscheinlichkeit Wasser oder andere flüchtige Bestandteile zu finden am höchsten, da diese dort gefroren vorliegen. Um sie nachweisen zu können, entwickelt das LZH im Rahmen des Projekts LUVMI-X einen Laser für ein „Laser-induced breakdown spectroscopy“ (LIBS)-System, dessen Strahlung Moleküle in ihre Atome zerlegt. Dabei entsteht ein Plasma und die Atome senden ein für sie charakteristisches Spektrum aus. Das Spektrum dieses Plasmas lässt sich daraufhin mit Spektren bekannter atomarer Zusammensetzungen vergleichen und so die Elemente in der Probe bestimmen. Das LZH arbeitet bei LUVMI-X zusammen mit dem Institut für Optische Sensorsysteme des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) und der OHB System AG am LIBS-System.

Dessen Laser muss nicht nur klein, kompakt und robust sein, sondern er muss selbst in extrem kalten Gebieten mit Temperaturen von deutlich weniger als -100 °C zuverlässig funktionieren. Solche Temperaturen sind für herkömmliche Lasersysteme problematisch. Das fertige System soll vom DLR Institut für Optische Sensorsysteme an Regolithsimulant, ein Stoff, der dem Mondstaub sehr nahekommt, getestet werden. Interessant ist dabei zum Beispiel, wie sich das Plasma im Vakuum ausbreitet und welche Parameter notwendig sind, um die Messung trotz der widrigen Umstände möglich werden zu lassen. Die Tieftemperaturtests führt die OHB System durch, die außerdem den optischen Kopf des Instruments entwickeln.

Ein Ziel des Projekts LUVMI-X ist ein erster Laborprotoyp für Vorabtests. Langfristig soll das Lasersystem in einen Mond-Rover integriert werden. Die Entwicklung dieses Rovers und weiterer Messinstrumente ist ebenfalls Teil des Forschungsprojekts.

LZH / OD

Weitere Infos

• Lunar Volatile Mobile Instrumentation Extended LUVMI-X, c/o EJR Quartz, Leiden
• DLR-Institut für Optische Sensorsysteme (H.-W. Hübers), Berlin, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR), Köln
• Gruppe Solid-State Lasers (P. Weßels), Abteilung Laserentwicklung, Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH), Hannover