Ressort Presse

• von Jennifer Meina
• 03.02.2022

Wie verhält sich frisch gegossener Beton in der Schwerelosigkeit? Wie kann dies zum Umweltschutz auf der Erde beitragen? Und sind Bauwerke auf dem Mond möglich? Der deutsche ESA-Astronaut Matthias Maurer setzt auf der Internationalen Raumstation ISS derzeit Experimente dazu in Gang. Das vom Bundeswirtschaftsministerium geförderte Projekt „MASON“* ist ein Gemeinschaftsprojekt des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR), der UDE und der Universität zu Köln. Dafür wurde sogar ein Betonmischer mit ins All geschickt.

Der weltweite CO2-Ausstoß beträgt rund 38 Gigatonnen. Alleine drei Gigatonnen entstehen bei der Herstellung von Zement, der wiederum ein wesentlicher Bestandteil von Beton ist - dem derzeit wichtigsten Baumaterial. Gelingt es, den Beton selbst und auch seine Verwendung zu optimieren, kann die Klimabilanz verbessert werden. Doch warum ein Experiment im Weltall? Die dauerhafte Schwerelosigkeit eröffnet Einblicke in das Verhalten von Materialien, die in irdischen Laboren nur sehr begrenzt möglich sind. Denn für die Festigkeit von Beton ist neben dem Mischverhältnis, das Aushärten entscheidend. Wie schnell das geht, wird auf der Erde von der Gravitation beeinflusst. Der Erstarrungs- und Trocknungsprozess kann Monate dauern.

Aus diesem Grund ist die Forschung auf der ISS so wichtig, denn nur hier herrschen dauerhaft die gleichen Bedingungen von Null Gravitation (g). Die bei den Experimenten gewonnenen Daten liefern auch die Basis und Referenzwerte für weitere Untersuchungen auf der Erde. Hier wird für kürzere Zeit eine künstliche Schwerelosigkeit in sogenannten „Klinostaten“ erzeugt. „Wenn es uns gelingt, die Schwerelosigkeit zu simulieren, könnten zukünftig zusätzlich eine Vielzahl von Versuchen schneller, einfacher und kostengünstiger durchgeführt werden“, erklärt Prof. Martina Schnellenbach-Held vom Institut für Massivbau (IfM) der UDE. Sie und ihr Team haben das Experiment erst möglich gemacht: Mit der Entwicklung eines speziellen Betonmischers, der die strengen Sicherheitsvorkehrungen für die ISS erfüllt. Dieser ist gerade einmal so groß wie eine Hand – der Beton wird manuell gemischt.

„MASON“ hat auch eine weitere Komponente. Wenn die Menschheit wirklich Stationen auf dem Mond und dem Mars errichten will, müssen diese aus solidem Material gebaut sein – zum Schutz vor Kleinstmeteoriten und kosmischer Strahlung. Die Formeln, die für Bauprojekte auf der Erde zur Berechnung der Statik von Gebäuden angewandt werden, gehen immer von einer Erdanziehungskraft von 1g aus. Auf dem Mond ist die Gravitation allerdings um ein Sechstel geringer – es ist fraglich, ob eine simple Umrechnung zu einem stabilen Bauwerk führen würde. Daher sind die im Rahmen von „MASON“ gewonnen Daten so wichtig. Zudem gibt es auf Mond und Mars nicht alle Bestandteile von Beton. Maurer stellt für die drei Forschungseinrichtungen deshalb auch Proben her, die aus künstlich hergestelltem Mondstaub bestehen.

*MASON steht für Materialforschung in Schwerelosigkeit an Beton

Das Video zum Projekt gibt es hier:https://youtu.be/J2kL--y6ftk

Im Bild: 
Der Deutsche Astronaut Matthias Maurer mischt auf der ISS Beton. Der speziell hergestellte Betonmischer wurde von Forschenden der UDE entwickelt. 64 Betonzylinderproben wurden so in der Schwerelosigkeit hergestellt.

Weitere Informationen:
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Martina Schnellenbach-Held, Institut für Massivbau, Tel. 0201/183-2767, m.schnellenbach-held@uni-due.de

Redaktion: Jennifer Meina, 0203/379-1205, jennifer.meina@uni-due.de

Michel Winand, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR), Tel. 02203/ 601-2144, michel.winand@dlr.de