Arbeits- und Gesundheitsschutz – für die Erde und den Mond

Achim Edfelder: Herr Schlutz, Sie nutzen bei LUNA das mobile Aerosolspektrometer 11-D von GRIMM AEROSOL TECHNIK. Worum geht es bei der Anwendung?

Jürgen Schlutz: In unserer LUNA-Mondhalle in Köln gibt es naturgemäß eine gewisse Staubentwicklung. Entsprechend haben wir eine Gefährdungsbeurteilung für die Mitarbeiter erstellt, die regelmäßig den Raum betreten. Wir wollen verstehen, wie sich der Staub in dieser Umgebung verhält. Grundsätzlich haben wir uns daher gewisse Prozeduren überlegt, die zum Einsatz kommen, sobald wir aufstaubende Tätigkeiten machen. Wir wollen wissen, wie viel Staub sich dabei entwickelt, wie schnell er sich wieder setzt, wie lange wir warten müssen, bis wir mit der nächsten Aktivität beginnen können. All das können wir nun zuverlässig mit Hilfe des 11-D checken.

Kann das tatsächlich Erkenntnisse zum möglichen Staubverhalten auf der Mondoberfläche liefern?

In Ansätzen schon. Mit unserem Regolith-Simulat (ein Mondstaubimitat, Anm. d. Red.) schaffen wir eine nahezu gleiche Staubumgebung wie auf dem Mond. Wir haben aber natürlich keinen echten Mondstaub, nicht dieselbe elektrostatische Aufladung wie auf dem Mond, wir haben eine Atmosphäre und kein Vakuum, auf der Erde herrscht eine größere Schwerkraft. Das heißt, wir müssen immer wieder genau prüfen, wie übertragbar das Ganze ist. Was wir aber in der Halle jetzt schon praktizieren und untersuchen, heißt im Englischen Dust Mitigation, also die Reduzierung und Eindämmung oder sogar die Vermeidung von Staub. Wir treffen bei LUNA also Vorkehrungen, um die Staubbelastung auf dem Mond zu verstehen und dann in entsprechenden operationalen Prozeduren zu berücksichtigen. Das gilt beispielsweise für das Betreten und Verlassen der Station oder wenn es darum geht, das eingesetzte Equipment sauber zu halten und zu warten. Im nächsten Schritt können wir verschiedene Staubvermeidungs- und Reduktionsmöglichkeiten ausprobieren, etwa die optimale Staubentfernung vom Equipment.

Wie und wo genau kommt bei LUNA das GRIMM 11-D zum Einsatz?

Wir nutzen bereits kleinere Sensoren, die wir am Raumanzug tragen. Diese funktionieren mit einem Farbcode in Grün, Orange und Rot, der uns Informationen über die Staubbelastung liefert, sobald wir durchs Testfeld laufen. Aber die Ergebnisse des 11-D sind in dem Bereich deutlich belastbarer und genauer im Hinblick darauf, was und wie es misst. Das 11-D soll hier auch als Referenzgerät für diese Sensoren fungieren, damit wir deren Anzeigen und Messwerte besser einordnen können.

Warum benötigen Sie möglichst detaillierte Erkenntnisse über die Staubbelastung?

Wir unterscheiden da zwischen dem Anwendungsfall auf dem Mond und dem in der LUNA-Halle. Vor Ort in der Halle in Köln geht es in erster Linie um den Arbeitsschutz und entsprechende Regeln und Bedingungen, die wir einhalten wollen. Dabei geht es konkret darum, dass wir die Oberfläche regelmäßig umgestalten und für verschiedene Simulationen anpassen. Hier haben wir dann eine aufstaubende Tätigkeit, wenn das Regolith umgeschichtet und das Testfeld für den Einsatz vorbereitet wird. Auf dem Mond gilt das natürlich zum Teil auch, wobei es im Außenbereich der Station nicht so relevant ist. EVAs, also Außenbordeinsätze, finden immer in einem Raumanzug statt, der dicht ist und in den kein Staub gelangt. Was man auf dem Mond eher verstehen muss, ist das Problem des Eintrags des Mondstaubs in ein Habitat. Wenn die Astronauten mit einem Anzug rausgehen, dann kommen sie mit einem staubbelasteten Anzug, entsprechend kontaminierten Werkzeugen und wissenschaftlichen Proben zurück.

Gibt es dafür schon Lösungsansätze?

Dieser Effekt des so genannten Staubeintrags wird in den meisten Fällen durch Schleusensysteme oder Luftschleusen reduziert. Wenn wir an die Apollo-Mission 1969 denken, erinnern wir uns an Bilder von den Astronauten, die mit dem Anzug ohne irgendeine Art der Reinigung direkt wieder in die Kapsel eingestiegen sind. Sie hatten keine Schleuse und waren vom Mondstaub grau im Gesicht. Sie haben entsprechend sehr viel davon in die Raumkapsel eingetragen. Genau das will man bei zukünftigen Mondmissionen natürlich nicht mehr. Das heißt, wir wollen möglichst verstehen, wie sich der Staub von außen nach innen ins Habitat durchpropagiert und wie das verhindert werden kann.

Welche speziellen Untersuchungen führen Sie in der LUNA-Halle noch durch?

Wir haben einen separaten, geschlossenen 20-Quadratmeter-Raum innerhalb der Halle. In diesem Dustlab oder Staublabor können wir Staub gezielt aufwirbeln und anschließend die Dichtungen, Lager sowie Mechaniken untersuchen, um zu sehen, wie sich theoretisch auch der Mondstaub auf der Einrichtung absetzt und diese Systeme belasten könnte. Dieses Dustlab ist eine Miniaturform der gesamten LUNA-Halle. Dort können wir unterschiedliche Simulate und Staubmischungen einbringen. Indem wir gezielt Staub aufwirbeln, simulieren wir die Kurzzeit- und Langzeitbelastung von verschiedenen Materialien durch den Mondstaub. Dann wird gemessen und beobachtet, sowohl visuell von außen durch ein Beobachtungsfenster als auch mittels verschiedener Geräte innerhalb.

Warum haben Sie sich entschieden, für diese Tests das GRIMM 11-D zu nutzen?

Hier hat uns einfach das Gesamtpaket überzeugt. Das gilt besonders für die Messgenauigkeit, die durch das Eidgenössische Institut für Meteorologie in der Schweiz (METAS) getestet und verifiziert wurde. Es war für uns der ausschlaggebende Aspekt, das 11-D auch als Referenzsystem einzusetzen. Zum anderen punktet das 11-D, indem es sowohl mobil als auch stationär einsetzbar ist. So können wir es in der Halle flexibel an unterschiedlichen Orten einsetzen.

Hinzu kommt, dass wir das Gerät mobil auslesen können, sei es über Bluetooth oder angeschlossene Netzwerk. Das ermöglicht eine effiziente Integration in die Überwachungssysteme unserer Halle. Die Werte werden später in unserem Kontrollzentrum angezeigt, wodurch eine dauerhafte Messung gewährleistet ist.