FNR/Emily Iversen
Video zur Spotlight-Reportage
2016 entstand auf internationaler Ebene großes Interesse an der Erforschung von Weltraumressourcen und an Luxemburg. Denn in dem Jahr verabschiedete Luxemburg einen Rechtsrahmen für die Nutzung von Weltraumressourcen und startete die Initiative spaceresources.lu, um Unternehmen aus dem Weltraumsektor anzuziehen.
2020 wurde das European Space Resources Innovation Centre (ESRIC) eröffnet - dem weltweit ersten Innovationszentrum, das sich vollständig Weltraumressourcen widmet. Im selben Jahr wurde Weltraumrobotik in Luxemburgs nationale Forschungsprioritäten aufgenommen. Zehn Jahre später verfügt Luxemburg über ein Ökosystem aus mehr als 80 Raumfahrtunternehmen und Forschungseinrichtungen mit über 1.400 Beschäftigten.
Darunter auch Jarrett Dillenburger, Weltraumressourcen-Wissenschaftler und wissenschaftlicher Mitarbeiter am ESRIC. Er arbeitet daran, Mondressourcen nutzbar zu machen.
Jarrett Dillenburger im Labor. (Copyright: FNR/Emily Iversen)
Kosten sparen durch die Nutzung bereits im Weltraum vorhandener Ressourcen
„Ausrüstung ins All zu bringen ist extrem teuer. Um eine langfristige, nachhaltige Erforschung des Weltraums zu ermöglichen, wollen wir die Ressourcen nutzen, die bereits im All vorhanden sind, anstatt sie von der Erde mitzunehme“, erklärt Jarrett Dillenburger.
Für jedes Kilogramm Material, das zum Mond gebracht wird, werden mehr als 25 Kilogramm Raketentreibstoff verbraucht. Wenn wir weniger Material von der Erde mitnehmen, verringern wir Masse und Kosten dieser Missionen. Wenn wir beispielsweise Sauerstoff auf dem Mond gewinnen, können wir Raketen vor Ort betanken, statt den Sauerstoff von der Erde zu transportieren. Allein dieser Wandel könnte die Kosten einer Reise zum Mond um 50 % senken!
Jarrett Dillenburger, European Space Resources Innovation Centre (ESRIC)
Reichlich Ressourcen auf dem Mond
Die von Dillenburger beschriebene Strategie heißt „in-situ space resource utilization” (übersetzt: „In-situ-Nutzung von Weltraumressourcen“), kurz ISRU. Er erklärt, dass der Mond, der Mars und sogar erdnahe Asteroiden reichlich Ressourcen bieten. Die Mondoberfläche ist von einer Schicht aus Gestein und Staub bedeckt, dem sogenannten Mondregolith. Experimente auf der Erde haben gezeigt, dass sich daraus Sauerstoff und Metalle gewinnen lassen. Die Metalle können zum Bau von Mondbasen und Strukturen verwendet werden; Sauerstoff ist zugleich ein wichtiger Bestandteil von Raketentreibstoff und macht rund 70 % seiner Masse aus.
Foto: AdobeStock
Die Gewinnung von Weltraumressourcen hat bereits begonnen. 2021 entnahm das NASA-Experiment MOXIE, in der Größe eines Toasters, Kohlendioxid aus der Marsatmosphäre und wandelte es in atembaren Sauerstoff um. Nach diesem Erfolg wollen wir nun auch wertvolle Materialien aus dem Mondregolith gewinnen.
Jarrett Dillenburger, European Space Resources Innovation Centre (ESRIC)
Regolith: ebenso schwierig zu handhaben wie nützlich
Mondregolith besteht aus abrasiven, kantigen Gesteinsfragmenten. Da diese Partikel elektrostatisch geladen sind, haften sie ständig an Geräten und verursachen Verschleiß und Ausfälle. Dadurch werden der wirksame Transport und die Handhabung von Regolith zu einem entscheidenden Hindernis für ISRU-Verfahren.
Um Sauerstoff aus Regolith zu gewinnen, müssen wir ihn zunächst ausheben und in Verarbeitungsanlagen transportieren. Diese Schritte sind bei jeder ISRU-Größenordnung erforderlich und können bedeuten, dass jährlich Hunderte Tonnen Regolith bewegt werden. Wir brauchen Technologien, die das abrasive Material jahrelang handhaben können, ohne zu verschleißen oder auszufallen. Leider sind die meisten terrestrischen Technologien nicht für den Betrieb im Mondvakuum und bei geringer Mondgravitation geeignet.
Jarrett Dillenburger, European Space Resources Innovation Centre (ESRIC)
Mondregolith. Foto: AdobeStock
Eine Mond-Pipeline auf Basis von Vibrationen
Um diesen Engpass beim Transport zu lösen, entwickeln Dillenburger und seine Kollegen eine robuste Technologie, die Regolith bei Mondgravitation und im Vakuum befördern soll.
Wir entwickeln ein modulares Transportsystem, das kontrollierte Vibrationen nutzt, um Regolith in der rauen Mondumgebung zu bewegen. Diese Technologie wird eine entscheidende Rolle in künftiger ISRU-Infrastruktur auf dem Mond und auf dem Mars spielen.
Jarrett Dillenburger, European Space Resources Innovation Centre (ESRIC)
Mithilfe energiearmer Vibrationen verwandelt unser System klebrige Regolithhaufen in einen fließenden, flüssigkeitsähnlichen Zustand. Indem die Partikel in dieser Bewegung schweben, reduzieren wir Reibung und direkten Kontakt zwischen den scharfkantigen Körnern und den Rohrwänden drastisch. Mit dem richtigen Impuls wird der Regolith gleichmäßig vorwärts transportiert. Diese Methode eignet sich besonders für Anwendungen auf dem Mond, weil sie den mechanischen Verschleiß mindert und zugleich die geringe Mondgravitation nutzt: Da die Partikel weniger stark nach unten gezogen werden, ist weniger Energie für ihren Transport erforderlich.
Jarrett Dillenburger, European Space Resources Innovation Centre (ESRIC)
Mondbedingungen lassen sich auf der Erde nur schwer vorhersagen
Solche Transporttechnologien zu entwickeln und erproben, die unter solch extremen Bedingungen zuverlässig funktionieren, ist jedoch schwierig. Dillenburger erklärt, dass sich die geringe Mondgravitation auf der Erde nur schwer nachbilden lässt. Daher ist kaum exakt vorherzusagen, wie die Ausrüstung funktionieren wird, und die Wissenschaft ist auf Computermodelle und Simulationen angewiesen.
Um diese Herausforderung zu bewältigen, ahmen Forscher die Mondgravitation bei Parabelflügen mit einem Flugzeug nach. Im November 2025 konnte Dillenburger sein Transportsystem während der 88. Parabelflugkampagne der ESA unter künstlicher Mondgravitation testen. Das sechsköpfige Forschungsteam entwickelte neun Monate lang eine Versuchsplattform, mit der mehrere Technologien unter Mondgravitation untersucht wurden.
Die PARTICLE-Nutzlast. Xiaochen Zhang (ESRIC/Universität Luxemburg) war leitender Forscher der PARTICLE-Nutzlast, in die Dillenburgers Vibrations-Transportsystem integriert wurde, um während einer Parabelflugkampagne Mondstaub-Simulanzien zu befördern. Foto: FNR/Emily Iversen
Die Ergebnisse der Kampagne zeigten erfolgreich, dass sein Transportsystem Regolith bei Mondgravitation schneller und effizienter befördert, als es auf der Erde möglich ist. Die Daten machten außerdem deutlich, dass Größe und Form der Regolithfragmente entscheidend dafür sind, wie sich das Material unter Vibrationen verhält.
Diese Arbeit war enorm wichtig, um die Machbarkeit unserer Technologie unter Mondgravitation nachzuweisen. Die Ergebnisse der Studie werden die Entwicklung von Regolith-Transportanlagen für eine künftige Mission zur Mondoberfläche unterstützen. Wenn wir Regolith bewegen, brauchen wir gute Vibrationen.
Jarrett Dillenburger, European Space Resources Innovation Centre (ESRIC)
Jarrett Dillenburger, PhD, ist Weltraumressourcen-Wissenschaftler und wissenschaftlicher Mitarbeiter am European Space Resources Innovation Centre (ESRIC) im Rahmen des FNR-PEARL-Lehrstuhls von Dr. Kathryn Hadler. ESRIC wurde 2020 gegründet und ist eine Initiative der Luxembourg Space Agency (LSA) und des Luxembourg Institute of Science and Technology (LIST) in strategischer Partnerschaft mit der European Space Agency (ESA).
MEHR ÜBER JARRETT DILLENBURGER
Wie er seinen wissenschaftlichen Ansatz beschreibt
„Seit meiner Kindheit hatte ich zwei Träume: Wissenschaftler zu werden und im Weltraum zu arbeiten. Nachdem ich in Chemie promoviert und mich als Nachwuchswissenschaftler etabliert hatte, beschloss ich, meinen zweiten Traum zu verfolgen.“
„Weil Luxemburg international als Zentrum für Weltraumressourcen anerkannt ist, war es der nächste Schritt in meiner Forschungslaufbahn. Ich verließ mein Heimatland, zog nach Luxemburg und schloss mich ESRIC an, um meine Materialexpertise in das wachsende Ökosystem der Weltraumressourcen einzubringen. Glücklicherweise ist diese Branche stark interdisziplinär, und ich fand schnell meine Forschungsnische.“
„Bei ESRIC erhielt ich die unglaubliche Gelegenheit, während der 88. Parabelflugkampagne der ESA unter Mondgravitation zu forschen. Neben meinem eigenen Experiment in Mondgravitation zu schweben, war ein unvergessliches Erlebnis. Es hat mich motiviert, weitere Forschungsmöglichkeiten im Weltraum zu verfolgen. Nun möchte ich diese Erfahrung mit anderen teilen und sie ebenfalls zu Forschung inspirieren, die der Schwerkraft trotzt.“
Warum er die Wissenschaft liebt
„Es ist ein fantastisches Gefühl, an der Spitze neuer Erkenntnisse und Technologien zu arbeiten. Um ISRU zu ermöglichen, verschieben wir Grenzen und müssen neu darüber nachdenken, wie wir Ressourcen sowohl auf der Erde als auch im Weltraum nutzen. Ich hoffe sehr, dass die Technologien, die ich bei ESRIC entwickle, auf dem Mond eingesetzt werden. Zugleich freue ich mich, dass dieselben Innovationen bereits in Branchen auf der Erde Anwendung finden und Lösungen für unsere alltäglichen Herausforderungen bieten können.“
Eine Mentorin mit großer Wirkung
„Mein Weg in die Forschung zu Weltraumressourcen verlief – wie bei vielen – nicht geradlinig. Meine Mentorin Kathryn Hadler hat bei meinem Wechsel in die ISRU-Forschung eine entscheidende Rolle gespielt. Während meiner Zeit bei ESRIC hat sie meine Arbeit gefördert und mir Möglichkeiten eröffnet, innovative Forschung zu betreiben. Eine starke, unterstützende Mentorin zu haben, die bereit war, mir eine Chance zu geben, hat den entscheidenden Unterschied gemacht.“
Warum er sich für Forschung in Luxemburg entschieden hat
„Die Raumfahrtindustrie wächst in Luxemburg rasant; das Land ist eines der wenigen spezialisierten Zentren für die Erforschung von Weltraumressourcen weltweit. Ich bin überzeugt, dass viele wirkungsvolle Technologien für Weltraumressourcen genau hier in Luxemburg entwickelt werden. Ich wollte Teil dieses Innovationsökosystems sein. Und jetzt bin ich es.“
Wo er sich in fünf Jahren sieht
„Im Forschungslabor zu arbeiten und neue Technologien zu entwickeln, ist meine Leidenschaft. Aber ich kann nicht alles allein schaffen. In den kommenden fünf Jahren möchte ich ein Team talentierter Forscher und Ingenieure aufbauen, um die komplexen Herausforderungen der Weltraumressourcenbranche anzugehen. Dabei sehe ich eine große Chance, unsere akademische Forschung in kommerzielle Start-ups zu überführen, die Umwelt- und Ressourcenprobleme hier auf der Erde lösen können.“
Autoren: Jarrett Dillenburger (ESRIC) und Emily Iversen (FNR)
Redaktion: Michèle Weber (FNR)
Dieser Artikel ist Teil einer Serie
- 1 / 6 Intelligentere Entscheidungen für komplexe Systeme Lesen
- 2 / 6 Nachhaltige Wassernutzung in Luxemburg sicherstellen Lesen
- 4 / 6 Meerwasser trinkbar machen Lesen
- 5 / 6 Cannabis sativa aus dem Labor: Pflanzenzellen als Quelle wertvoller Wirkstoffe Lesen
- 5 / 6 Virtuelle Realität für ein besseres Körpergefühl Lesen
- 6 / 6 Mondstaub allein mithilfe von Vibrationen bewegen Lesen
