Granulare Rheologie im Weltraum
Langzeitmissionen zum Mond mit menschlicher Besatzung werden Mondstaub als Ressource in verschiedensten Bereichen nutzbar machen müssen. Sei es zur direkten Verwendung als Baumaterial für Unterkünfte oder zur Sauerstoffgewinnung aus mineralischen Sauerstoff-Verbindungen, denn der Transport von der Erde ist teuer und aufwendig. Doch jede dieser Einstatzmöglichkeiten erfordert ein grundlegendes Verständnis der rheologischen Eigenschaften des Mondstaubs (Regoliths). Diese Eigenschaften sind nicht nur vom Material selbst abhängig, sondern werden auch maßgeblich von den Umweltbedingungen beeinflusst.
Noch vor dem nicht vorhandenen Atmosphärendruck, ist die reduzierte Schwerkraft auf dem Mond die wichtigste und am schwierigsten zu erzeugende Bedingung für eine möglichst realistische Mond-Simulation. Zu diesem Zweck wird im Parabelflug eine Zentrifuge genutzt, mit der die Schwerkraft zwischen Erdschwerkraft (1 g)und Mondschwerkraft (1/6 g) variiert werden kann. In dieser Zentrifuge werden dann Experimente mit simuliertem Mondstaub durchgeführt.
In diesem Experiment des Projekts GRIS werden die Scherspannungen im Regolith in Abhängigkeit von der Schwerkraft bestimmt. Dazu wird eine sogenannte Scherzelle in der Zentrifuge montiert. Dies ist in unserem Fall eine Vakuumkammer mit Druck- und Drehmomentsensoren. In der Vakuumkammer befindet sich zentral gelagert ein rotierender Zylinder und der Bereich zwischen rotierendem Zylinder und Kammerwand ist mit Mondstaub gefüllt. Wenn der Zylinder sich dreht, werden Drehmoment des Zylinders und Scherspannungen gemessen, die im Regolith entstehen und auf die Kammerwand drücken.