Internationale Wissenschaftler arbeiten an Plänen für künftige Städte auf dem Mars. (IO berichtete). Bei der European Space Agency ESA laufen Vorbereitungen für eine dauerhafte und nachhaltige Präsenz der Menschen auf dem Mond. Es sollen Astronauten auf dem Mond leben und arbeiten. Dabei sollen sie auch mithelfen, Technologien zu entwickeln und zu testen, die für Missionen weiter in den Weltraum hinein nötig sein werden.
In diesem Zusammenhang arbeiten britische Ingenieure aktuell an einem Verfahren, Sauerstoff aus Mondstaub zu gewinnen. Der so erzeugte Sauerstoff würde hauptsächlich zur Herstellung von Raketentreibstoff verwendet werden. Er könnte aber auch Luft für Siedler auf dem Mond liefern. Aus dem bei der Extraktion zurückbleibenden Metallpulver aus dem Mondstaub könnten Baumaterialen für eine Mondbasis im 3D-Druckverfahren hergestellt werden. So könnten die enormen Kosten für den Versand von Materialien von der Erde gespart werden.
Feinabstimmung
Das britische Unternehmen Metalysis konnte zu Beginn des Jahres bereits beweisen, dass ein Verfahren zur Gewinnung von Mineralien, das auf der Erde verwendet wird, auch mit simuliertem lunaren Regolith gut funktioniert. Diese dünne, staubige Gesteinsschicht auf dem Mond unterscheidet sich nur geringfügig von den Mineralien, die es auf der Erde gibt. Er besteht etwa zu 45 Prozent aus Sauerstoff, der jedoch an Metalle wie Eisen und Titan gebunden und daher nicht verfügbar ist.
Zur Gewinnung des Sauerstoffs wird das Material in einem elektrochemischen Prozess in speziell konstruierten Kammern in eine Salzschmelze getaucht, die auf 950°C erhitzt wird. Anschließend löst Strom den zu extrahierenden Sauerstoff aus. Der wandert dann über das flüssige Salz und sammelt sich an einer Elektrode. Dabei bleibt eine Mischung von Metallpulvern zurück. Nun feilen die Forscher an der Feinabstimmung der Technik im Hinblick auf eine Anwendung auf dem Mond.
Während der erzeugte Sauerstoff auf der Erde nicht benötigt wird, wäre er auf dem Mond das wichtigste Produkt des Prozesses, der daher einen möglichst großen Teil des Gases produzieren muss. Aus diesem Grund arbeiten die Ingenieure daran, die Menge des Sauerstoffs zu erhöhen. Gleichzeitig versuchen sie, die Temperatur, die für die Produktion nötig ist, zu senken. So könnte auch der Energieverbrauch auf dem Mond gesenkt werden. Ein weiterer Punkt ist, dass die Größe der Kammer, in der der Prozess stattfindet, verringert werden soll, damit sie einfacher zum Mond transportiert werden kann. Aktuell ist sie etwa so groß wie eine Waschmaschine.
Sauerstoff-Pilotanlage auf dem Mond
Gleichzeitig haben die ESA und Metalysis Erfinder dazu aufgerufen, ein prozessbegleitendes Überwachungssystem zu entwickeln, mit dem die Sauerstoffproduktion in künftigen Mondextraktionsanlagen verfolgt werden könnte. „Vor einigen Jahren haben wir erkannt, dass das scheinbar unwichtige Nebenprodukt unseres terrestrischen Mineralgewinnungsprozesses weitreichende Anwendungen in der Weltraumforschung haben könnte”, sagt Ian Mellor, Geschäftsführer bei Metalysis.
Advenit Makaya, der ESA-Materialingenieur, der das Projekt betreut, erklärt, dass dieses Projekt dabei helfen könne zu zeigen, wie das bereits auf dem Mond vorhandene Material nachhaltig zur Unterstützung langfristiger Weltraumanstrengungen genutzt werden könne. „Das Projekt wird uns helfen, mehr über den Metalyse-Prozess zu erfahren, und könnte sogar ein Sprungbrett zur Errichtung einer automatisierten Sauerstoff-Pilotanlage auf dem Mond sein – mit dem zusätzlichen Bonus von Metalllegierungen, die von 3D-Druckern zur Herstellung von Baumaterialien verwendet werden könnten.“
Immerhin sei es unumgänglich, dass man Dinge wie Atemluft, Wasser, Nahrung und dergleichen im Weltraum herstellen muss, wenn man Basen auf dem Mond und Mars errichten wolle, betont Sue Horne, die Leiterin der Weltraumforschung bei der britischen Weltraumbehörde. „Die Beteiligung der Metalyse an einem Programm, das genau dies zum Ziel hat, indem es Sauerstoff auf dem Mond produziert, wird Großbritanniens Weltraumqualitäten auf der Weltbühne zur Geltung bringen und dazu beitragen, Durchbrüche zu erzielen, die die zukünftige Weltraumforschung einen Schritt näherbringen.“
Titelbild: Sauerstoff und Metall aus lunarem Regolith © ESA
