Die Europäische Weltraumorganisation hat in den Niederlanden eine experimentelle „Sauerstoffanlage“ errichtet, die in simuliertem Mondstaub eingeschlossenen Sauerstoff extrahieren kann.
Der Prozess extrahiert nicht nur bis zu 96 Prozent des Sauerstoffs aus dem imitierten Mondboden, sondern hinterlässt auch Metalle, die für zukünftige bemannte Missionen, die sich zum Mond, zum Mars und darüber hinaus wagen, wertvoll sein könnten.
Sauerstoff auf dem Mond
Basierend auf Mondgesteinsproben, die während der Apollo-Missionen zur Erde zurückgebracht wurden, wissen Wissenschaftler, dass der Boden des Mondes oder Regolith etwa 40 bis 45 Gewichtsprozent Sauerstoff enthält. Damit ist Sauerstoff das am häufigsten vorkommende Element auf der Mondoberfläche. Aber die Ernte ist schwierig.
„Die Möglichkeit, Sauerstoff aus Ressourcen auf dem Mond zu gewinnen, wäre für zukünftige Mondsiedler offensichtlich von großem Nutzen, sowohl zum Atmen als auch bei der lokalen Produktion von Raketentreibstoff“, sagte Beth Lomax, eine an dem Projekt beteiligte Forscherin der University of Glasgow in eine Pressemitteilung der ESA .
Wir alle kennen die Bedeutung von atembarem Sauerstoff, aber auch Sauerstoff in flüssiger Form wird in vielen Raketen als Treibstoff verwendet. Durch die direkte Entnahme von Sauerstoff vom Mond – ein Prozess, der in-situ-Ressourcennutzung genannt wird, müssten zukünftige Missionen ihre Raketen also nicht mit einem massiven Überschuss an schweren flüssigen Treibstoffen bestücken. Dies würde es uns ermöglichen, den Mond im Wesentlichen als kosmische Tankstelle zu nutzen und die Kosten weitreichender Weltraummissionen zum Mars und darüber hinaus drastisch zu senken.
Flüssiger Sauerstoff könnte auch für die Aufrechterhaltung von Satelliten um die Erde äußerst nützlich sein. Laut einem von Lomax und anderen Forschern in der Zeitschrift Planetary and Space Science veröffentlichten Artikel ist es energieeffizienter, flüssigen Sauerstoff vom Mond zu Satelliten in der Erdumlaufbahn zu transportieren, als Sauerstoff von der Erdoberfläche zu befördern, während die viel stärkere Schwerkraft unseres Planeten überwunden werden muss.
Das Problem bei der Entnahme von Sauerstoff aus Mondgestein besteht jedoch darin, dass er in chemischen Verbindungen gebunden ist und Energie benötigt, um ihn zu extrahieren. Dies erfordert spezielle Methoden, um ihn von den anderen Elementen im Mondregolith zu trennen.
Bild: Beth Lomax/Universität Glasgow
Felsen spalten
Um den Sauerstoff in künstlichen Mondgesteinen von anderen Bestandteilen zu trennen, verwenden die Forscher eine Technik namens Schmelzsalzelektrolyse.
Indem die Forscher den pulverförmigen Mondstaub zuerst in eine heiße Charge geschmolzenen Calciumchloridsalzes geben und dann einen elektrischen Strom durch die Mischung leiten, können die Forscher Chemie und Physik die schwere Arbeit übernehmen lassen. Der zuvor in den simulierten Gesteinen eingeschlossene Sauerstoff wandert zu einer Elektrode (Anode), wo die Forscher ihn dann einfangen können.
Mit dieser Technik, so berichten die Forscher, ist es ihnen gelungen, innerhalb von nur 50 Stunden 96 Prozent des Sauerstoffs aus ihrem Mondgestein zu ziehen. Alternativ können sie bereits in den ersten 15 Stunden 75 Prozent des Sauerstoffs entziehen. Als zusätzlichen Bonus hinterlässt der Prozess außerdem eine Mischung aus Metalllegierungen, von denen Forscher vermuten, dass sie ebenfalls nützlich sein könnten.
