Mondbasis-Problem gelöst? Forscher gewinnen Wasser und Sauerstoff

Mondstaub plus Sonnenlicht ergibt Wasser, Sauerstoff und sogar Raketentreibstoff. Das neue Verfahren aus China macht Mondbasen plötzlich realistisch. Nur eine physikalische Eigenschaft des Mond­staubs steht noch im Weg...
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History in HD / NASA

Sonnenlicht macht Mondstaub zur wertvollen Ressource

Chinesische Forscher haben eine Methode entwickelt, um ausschließlich mit Sonnenenergie Wasser und Sauerstoff aus Mondstaub zu gewinnen. Das Verfahren könnte die Planung zukünftiger Mondmissionen grundlegend verändern: Sonnenlicht erhitzt den Mondstaub auf 200 Grad Celsius und setzt dabei im Gestein gebundenes Wasser frei.

Das extrahierte Wasser wird anschließend mit Kohlendioxid aus der menschlichen Atmung kombiniert. Der Mondstaub fungiert dabei als Katalysator und produziert Methan als Raketentreibstoff sowie Sauerstoff zum Atmen.


Herausforderungen für die praktische Anwendung

"Der größte Überraschungsmoment für uns war der greifbare Erfolg dieses integrierten Ansatzes", sagte Lu Wang von der Chinesischen Universität Hongkong gegenüber Space.com. Die einstufige Integration von Wasserextraktion und Katalyse könnte Energieeffizienz erhöhen und Kosten senken.

Allerdings ist Mondstaub ein ausgezeichneter Wärmeisolator, wodurch die Wärme nicht in tiefere Schichten eindringt. Philip Metzger von der Universität Zentralflorida warnt: "Das reduziert die Wassermenge, die in einer bestimmten Zeit produziert werden kann, erheblich."

Wirtschaftliche Vorteile

Die Technologie könnte Mondmissionen deutlich günstiger machen. Der Transport einer Gallone Wasser (3,8 Liter) von der Erde zum Mond kostet etwa 83.000 Euro. Da jeder Astronaut täglich etwa 15 Liter Wasser benötigt, wären die Einsparungen enorm.

Der Mond verfügt über reichlich Wasser - versteckt in schattigen Polkratern und in Mineralien wie Ilmenit eingeschlossen. Dieses Wasser stammt von Kometen- und Asteroideneinschlägen sowie dem Sonnenwind. Der Mondstaub (Regolith) entstand durch Milliarden Jahre von Meteoriteneinschlägen und weist eine feine, pulverartige Konsistenz auf. Chang'e 5Die Aufnahme von Chang'e 5 entstand kurz nach der Landung

Zukunftsaussichten für Mondbasen

Ob die Technologie im großen Maßstab funktioniert, bleibt offen. Extreme Temperaturschwankungen - von minus 157 bis plus 121 Grad Celsius - stellen zusätzliche Herausforderungen dar. Eine Lösung könnte das Umwälzen des Regoliths sein, was jedoch die Komplexität erhöhen würde.

Die Forscher experimentierten mit Mondproben der Chang'e 5-Mission von 2020. China hat mit Chang'e 5 und der kürzlichen Chang'e 6-Mission, die erstmals Proben von der Mondrückseite zurückbrachte, bedeutende Fortschritte gemacht. Die nach der chinesischen Mondgöttin benannten Missionen haben China zur führenden Mondforschungsnation gemacht.

Was haltet ihr von dieser Entwicklung? Glaubt ihr, dass wir in absehbarer Zeit tatsächlich Mondbasen mit selbst gewonnenen Ressourcen errichten werden? Teilt eure Gedanken in den Kommentaren!

Wie funktioniert die Wassergewinnung?
Das Verfahren nutzt Sonnenlicht, um Mondstaub (Regolith) auf 200 °C zu erhitzen. Dabei verdampft Wasser, das in Mineralien wie Ilmenit gebunden ist. Dieses Wasser kann anschließend aufgefangen und genutzt werden - etwa zum Trinken oder für chemische Reaktionen.

Der Clou: Der Mondstaub dient zugleich als Katalysator. In Kombination mit CO?, das Astronauten ausatmen, lassen sich so auch Sauerstoff und Methan erzeugen - letzteres als potenzieller Raketentreibstoff.
Was ist das Besondere an der Methode?
Die chinesischen Forscher haben ein einfaches Ein-Schritt-Verfahren entwickelt, das Sonnenlicht und Mondstaub kombiniert, um Wasser, Sauerstoff und Treibstoff zu erzeugen. Diese sogenannte photothermische Katalyse reduziert den Bedarf an zusätzlicher Ausrüstung.

Frühere Methoden waren komplexer und energieintensiver. Die neue Lösung nutzt vorhandene Ressourcen direkt auf dem Mond und könnte so den Aufbau autarker Mondbasen erleichtern.
Welche Rohstoffe werden benötigt?
Hauptsächlich wird Mondregolith benötigt, der Wasser und das Mineral Ilmenit enthält. Ilmenit wirkt als natürlicher Katalysator für die chemischen Reaktionen. Zusätzlich wird CO? benötigt - idealerweise aus der Atemluft von Astronauten.

Problematisch ist jedoch, dass Astronauten laut Schätzungen nur etwa ein Zehntel des benötigten CO? liefern könnten. Alternativ müsste CO? von der Erde geliefert werden, was die Effizienz mindert.
Ist das Verfahren auf dem Mond einsetzbar?
Im Labor funktioniert die Methode gut, doch auf dem Mond gibt es Herausforderungen: Regolith isoliert Wärme stark, was die Effizienz des Erhitzens einschränkt. Zudem erschweren extreme Temperaturschwankungen und Vakuum die Technik.

Eine mögliche Lösung wäre das "Tumbling" des Regoliths, also das Durchmischen, um gleichmäßige Erwärmung zu ermöglichen. Das erhöht jedoch die mechanische Komplexität und Wartungsanfälligkeit.
Wie viel Wasser braucht ein Astronaut?
Ein Astronaut benötigt laut Studien rund 4 Gallonen Wasser pro Tag - das entspricht etwa 15 Litern. Der Transport dieser Menge von der Erde zum Mond wäre extrem teuer: ca. 83.000 US-Dollar pro Gallone.

Die Möglichkeit, Wasser direkt vor Ort zu gewinnen, würde die Kosten drastisch senken und die Unabhängigkeit von Nachschubflügen erhöhen - ein entscheidender Faktor für langfristige Mondmissionen.
Zusammenfassung
  • Chinesische Forscher wandeln Mondstaub mittels Sonnenlicht in Wasser um
  • Mondstaub dient als Katalysator zur Herstellung von Sauerstoff und Treibstoff
  • Wassergewinnung könnte enorme Transportkosten zum Mond einsparen
  • Die schlechte Wärmeleitfähigkeit des Mondstaubs stellt eine Herausforderung dar
  • Extreme Temperaturschwankungen erschweren Technologieeinsatz auf dem Mond
  • Erfolgreiche Tests mit Proben der Chang'e 5-Mission von 2020
  • China etabliert sich durch Mondmissionen als führende Forschungsnation

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