Seit Urzeiten träumen die Menschen von einem Leben auf dem Mond. Schon in den 1970er Jahren zeigte uns die britische Science-Fiction-Serie „Mondbasis Alpha 1“, wie so ein Leben auf dem Erdtrabanten aussehen könnte. Dieser Traum schien aufgrund der unwirtlichen Bedingungen auf dem Mond aber bis auf Weiteres nmöglich. Es gibt weder Sauerstoff noch Wasser, nur jede Menge Staub. Genau dieser Staub könnte nun jedoch der Schlüssel dazu werden, dass Menschen vielleicht doch in nicht allzu ferner Zukunft auf dem Mond leben könnten.
Die European Space Agency ESA hat im Labor für Werkstoffe und elektrische Komponenten des Europäischen Weltraumforschungs- und Technologiezentrums ESTEC in Noordwijk in den Niederlanden eine Sauerstoff-Prototypanlage errichtet. Dort wollen die Wissenschaftler aus simuliertem Mondstaub Sauerstoff gewinnen. „Die eigene Anlage ermöglicht es uns, uns auf die Sauerstoffproduktion zu konzentrieren, indem wir sie mit einem Massenspektrometer messen, während er aus der Regolith-Simulation gewonnen wird”, sagt Beth Lomax von der Universität Glasgow. „Die Möglichkeit, Sauerstoff aus den auf dem Mond gefundenen Ressourcen zu gewinnen, wäre offensichtlich für zukünftige Mondsiedler von großem Nutzen, sowohl für die Atmung als auch für die lokale Produktion von Raketentreibstoff.“
In Proben, die von der Oberfläche zurückgebracht wurden, zeigte sich, dass im Mondstab Sauerstoff enthalten ist. Allerdings ist dieser Sauerstoff chemisch als Oxide in Form von Mineralien oder Glas gebunden und kann nicht ohne Weiteres extrahiert werden. Bei ESTEC kann der Sauerstoff aber mit einer Methode namens Schmelzflusselektrolyse dem Staub entzogen werden. Dabei wird das Regolith in einem Metallkorb zusammen mit geschmolzenem Calciumchlorid, das als Elektrolyt dient, auf 950°C erhitzt. Das Regolith bleibt bei dieser Temperatur fest. Anschließend wird es unter Strom gesetzt, wodurch dem Regolith der Sauerstoff entzogen wird. Der wird in der Anlage zunächst in ein Abluftrohr abgelassen, nach zukünftigen Upgrades soll er aber im System gespeichert werden.
Weitere Metalle als „Abfallprodukte“
Ein Bonus bei diesem Prozess ist, dass dabei auch eine brauchbare Metalllegierung „übrig bleibt”. Wozu man sie verwenden könnte, ist zur Zeit zwar noch nicht klar, aber: „Der Produktionsprozess hinterlässt ein Gewirr von verschiedenen Metallen”, sagt ESA-Forschungsstipendiat Alexandre Meurisse. Auch diese seien nützlich für weitere Forschungen, um herauszufinden, welche Legierungen hergestellt werden können und wie man diese verwenden könnte. „Könnten sie zum Beispiel direkt in 3D gedruckt werden oder müssten sie veredelt werden? Die genaue Kombination der Metalle wird davon abhängen, wo auf dem Mond der Regolith gewonnen wird – es gäbe erhebliche regionale Unterschiede.“
Im Zentrum der Forschungen steht aber erst mal die Sauerstoffgewinnung aus dem Mondstaub, um dem Traum vom Leben auf dem Mond – und später vielleicht auch auf dem Mars – einen Schritt näher zu kommen. Immerhin würden ESA und NASA wieder mit bemannten Missionen zum Mond fliegen und „diesmal mit dem Ziel zu bleiben”, sagt Tommaso Ghidini, Leiter der ESA-Abteilung für Strukturen, Mechanismen und Materialien.
Die Anlage in den Niederlanden ist bereits in Betrieb, momentan finden Arbeiten zur Feinabstimmung statt, wie eine Reduzierung der Betriebstemperatur. Das Endziel der Forscher ist es, eine Pilotanlage zu entwerfen, die nachhaltig auf dem Mond betrieben werden könnte. Die erste Technologiedemonstration ist für Mitte der 20er Jahre geplant.
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