Mondfeuer: Warum Schwerkraft gefährlicher ist als Schwerelosigkeit

Mondfeuer: Warum die Schwerkraft des Mondes gefährlicher ist als Schwerelosigkeit

Die NASA bereitet ein einzigartiges Experiment vor, das erstmals zeigen wird, wie sich Feuer unter Mondschwerkraft ausbreitet. Die Ergebnisse der FM2-Mission werden das Design aller Elemente des Artemis-Programms beeinflussen – von Raumanzügen bis zu Wohnmodulen.

Feuer im Weltraum: Bekannte Risiken

Brände an Bord von Raumfahrzeugen stellen eine der größten Bedrohungen für die Besatzung dar. Auf der Erde wird die Form der Flammen durch die Schwerkraft bestimmt: Heiße Luft steigt auf und sorgt für eine stetige Sauerstoffzufuhr. In Schwerelosigkeit, wie auf der ISS, bricht dieser Mechanismus zusammen – Flammen werden kugelförmig, weniger turbulent, können aber länger und bei niedrigeren Temperaturen brennen.

Die Mondschwerkraft (etwa 1/6 der Erdschwerkraft) nimmt eine Zwischenstellung ein. Bisher gab es keine genauen Daten zum Brandverhalten unter diesen Bedingungen. Ingenieure verließen sich auf Computermodelle und die Extrapolation von Ergebnissen, die auf der Erde und in Schwerelosigkeit gewonnen wurden.

Mission FM2: Was geplant ist

Das Experiment "Flammability of Materials on the Moon" (FM2) wird die erste direkte Beobachtung der Verbrennung unter Mondschwerkraft sein. Der Start ist für Ende 2026 geplant. Im Rahmen der Mission werden vier Feststoffproben an Bord eines Landers platziert. Wissenschaftler planen, die Flammenparameter – Ausbreitungsgeschwindigkeit, Temperatur, Form und Wärmefreisetzung – über einen längeren Zeitraum aufzuzeichnen.

Die gewonnenen Daten werden dazu beitragen, die Sicherheitsstandards für zukünftige Mondbasen zu verbessern. Derzeit verwendet die NASA den Standard NASA-STD-6001B zur Bewertung der Entflammbarkeit von Materialien, der jedoch hauptsächlich für Schwerelosigkeit und Erdschwerkraft entwickelt wurde.

Warum die Mondschwerkraft gefährlicher sein könnte

Vorläufige Berechnungen zeigen, dass die Flammenausbreitungsgeschwindigkeit unter partieller Schwerkraft höher sein kann als in Schwerelosigkeit. Dies liegt daran, dass Konvektionsströmungen zwar abgeschwächt, aber immer noch vorhanden sind, ihre Intensität jedoch nicht ausreicht, um Wärme schnell abzuführen. Infolgedessen kann sich Feuer schneller über die Materialoberfläche ausbreiten.

Forscher stellen fest, dass die Mondschwerkraft in bestimmten Verbrennungsregimen Bedingungen schaffen kann, unter denen Flammen aggressiver werden als bisher angenommen. Dies stellt die Eignung vieler für die ISS zertifizierter Materialien für Mondmissionen in Frage.

Was zählt:

• Brände auf dem Mond könnten sich schneller ausbreiten als in Schwerelosigkeit.
• Bestehende Sicherheitsstandards berücksichtigen die Mondschwerkraft nicht.
• Das FM2-Experiment wird die erste direkte Messung von Verbrennungsparametern unter 1/6 g sein.
• Die Ergebnisse werden das Design von Raumanzügen, Wohnmodulen und Ausrüstung beeinflussen.
• Umfassende Qualifikationstests auf dem Mond werden erst nach der Errichtung einer permanenten Basis möglich sein.

Auswirkungen auf das Artemis-Programm

Die FM2-Mission ist auf die wichtigsten Meilensteine des Mondprogramms der NASA abgestimmt. Nach dem erfolgreichen Artemis II bereitet die Agentur Artemis III, IV und V vor. Jede weitere Mission beinhaltet längere Aufenthalte auf der Oberfläche und komplexere Operationen. Ohne genaue Daten zum Brandverhalten kann die Sicherheit der Besatzung nicht gewährleistet werden.

Langfristig plant die NASA, Materialtests direkt auf dem Mond durchzuführen. Wie die Autoren des Berichts einräumen, wird dies jedoch erst nach der Installation einer permanenten Infrastruktur möglich sein.

Kontext: Verbrennung unter partieller Schwerkraft

Die Untersuchung der Verbrennung unter reduzierter Schwerkraft ist nicht nur für Raumfahrtprogramme wichtig. Sie hilft, grundlegende Wärme- und Stofftransportprozesse besser zu verstehen und könnte Anwendungen in irdischen Technologien finden – beispielsweise bei der Entwicklung von Feuerlöschanlagen für Hochhäuser oder Bergwerke.

Dennoch bleibt die Sicherheit der Raumfahrt der Hauptantrieb der Forschung. Jedes neue Experiment bringt die Menschheit der sicheren Erforschung des Mondes und anderer Planeten näher.

— Editorial Team