LIBS zur Ressourcenprospektion und Raman-Spektroskopie zur Überwachung: zwei Machbarkeitsstudien zur Unterstützung der in-situ-Ressourcennutzung

Die Laser-induzierte Breakdown-Spektroskopie (LIBS) und die Raman-Spektroskopie sind noch recht neue Techniken zur in-situ-Erforschung von extraterrestrischen planetarischen Oberflächen, haben jedoch bereits ihre Eignung und ihr großes Potenzial in mehreren erfolgreichen Roboter-Missionen gezeigt. Neben der Erfüllung primärer wissenschaftlicher Anwendungen können beide Methoden auch im Kontext der in-situ-Ressourcennutzung (ISRU) eingesetzt werden, beispielsweise zur Erkundung gewünschter Substanzen und zur Überwachung von Extraktionsprozessen. Hier präsentieren wir zwei Laborstudien, die im Rahmen von ISRU durchgeführt wurden, mit einem Fokus auf der Kette von der Prospektion bis zur Extraktion von Sauerstoff aus lunarer Regolith. Für LIBS zeigen wir mit optimierter Datenverarbeitung und in Kombination mit modernen multivariaten Datenanalysemethoden dasPotenzial der Technik zur Identifizierung von Proben mit erhöhtem Ilmenitgehalt und zur elementaren Quantifizierung. Die Messungen wurden unter Verwendung von simuliertem lunarer Regolith und unter Vakuumbedingungen mit niedrigem Druck durchgeführt, die atmosphärischen Körpern wie dem Mond entsprechen. Mit der Raman-Spektroskopie analysierten wir Proben von simuliertem lunarer Regolith, die einer elektrochemischen Veränderung zur Sauerstoffextraktion und zur Herstellung von Metalllegierungen unterzogen wurden, was das Potenzial der Raman-Spektroskopie für die Überwachung von ISRU-Prozessen demonstriert. Wir diskutieren auch die Ergebnisse im breiteren Kontext und bewerten das Potenzial beider Methoden für andere Aspekte der ISRU-Unterstützung.