Große Entdeckung: Erzeugung vom Sauerstoff aus Mondstaub
Angeregt durch die Idee, menschliche Kolonien auf dem Mond zu errichten, entdeckte die Europäische Weltraumorganisation, wie Mondstaub in Sauerstoff umgewandelt werden kann. Finden Sie heraus, wie sie es geschafft haben, während Sie sich Ihre zukünftigen Mondferien vorstellen.
Bei der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) fand gerade eine Gruppe von Forschern des Labors für elektrische Materialien und Komponenten des Europäischen Zentrums für Weltraumforschung und -technologie (ESTEC) den Weg Mondstaub in Sauerstoff umzuwandeln. Dies ist ein sehr wertvoller Fortschritt, da sie die Gewinnung einer lebenswichtigen Ressource in unserem natürlichen Satelliten erleichtern würden.
Die Direktorin dieser wissenschaftlichen Forschung, Beth Lomax von der Universität Glasgow, erklärt, dass dieser erzeugte Sauerstoff nicht nur zum Atmen für den Menschen verwendet werden kann, sondern auch dazu dient, „Raketentreibstoff zu produzieren, der auf Wasserstoff und Sauerstoff “.
Die Forscher errichteten am Hauptsitz von ESTEC (in Noordwijk, Niederlande) eine kleine experimentelle Sauerstoffanlage. Bisher arbeiteten sie mit simuliertem Mond-Regolith (der die gleiche Zusammensetzung hat), weil der echte sehr wertvoll ist und für andere Arten von Studien aufbewahrt wird.
Der ESA-Forscher Alexandre Meurisse kündigt an: „Nachdem wir die Anlage in Betrieb haben, können wir analysieren, wie sie angepasst werden kann, um beispielsweise die Betriebstemperatur zu senken und schließlich eine Version dieses Systems zu entwickeln, die eines Tages zum Mond fliegen könnte dort betrieben werden. "
Welcher Mondstaub verbirgt sich
Die Mondoberfläche ist mit einer Schicht (mehrere Meter tief) aus einem Material bedeckt, das Regolith genannt wird. Es ist ein feiner Mondstaub, dessen Entstehung in den vielfältigen Einschlägen von Mikrometeoriten liegt, die sich über Milliarden von Jahren an der Oberfläche angesammelt haben.
Während des Apollo-Programms konnte untersucht werden, dass der Regolith zu 40 bis 45% aus Sauerstoff besteht. Natürlich ist es nicht für den sofortigen Gebrauch frei, sondern bleibt chemisch als Oxide an andere Verbindungen gebunden und bildet Mineralien oder Kristalle. Darüber hinaus ist bekannt, dass der Regolith sehr abrasiv ist und die Atemwege schädigen kann.
Die Methode
Das von ESTEC verwendete Verfahren wird als "Schmelzen durch Salzelektrolyse" bezeichnet. Der Regolith wird zusammen mit einem Calciumchloridsalz, das als Elektrolyt fungiert, in einen Metallbehälter gegeben. Es wird auf eine Temperatur von 950°C erhitzt, in diesem Schritt bleibt der Regolith in einem festen Zustand, aber wenn ein Strom durch das Salz fließt, wird der Sauerstoff aus dem Staub freigesetzt und wandert durch die Salze zu einer Anode, wo es extrahiert werden kann.
Ein weiteres Nebenprodukt dieses Prozesses ist das Pulver, das in eine verwendbare Metalllegierung umgewandelt wird. Tatsächlich promovierte Beth bei der britischen Firma Metalysis, wo er dieses Salzelektrolyseverfahren für die kommerzielle Herstellung von Metallen und Legierungen studierte. Für dieses Unternehmen war Sauerstoff ein unerwünschtes Nebenprodukt, es wird dann als Kohlendioxid und Kohlenmonoxid freigesetzt, "die Reaktoren sind nicht zur Unterstützung von Sauerstoffgas ausgelegt", erklärt Beth.
Im ESA-Labor mussten sie den Prozess anpassen, um Mondstaub zu verarbeiten und einen angemesseneren Sauerstoff zu erhalten, indem sie die Methode neu gestalteten. ESTEC-Wissenschaftler geben jedoch an, dass "noch einige Dinge zu lösen sind", beispielsweise die Senkung der Durchschnittstemperatur der Prozesse
Nächster Schritt
Meurisse erklärt, dass mit dieser Methode zusätzlich zu dem, was sie mit Sauerstoff erreichen, eine weitere Forschungslinie eröffnet wird. Die resultierenden Legierungen können untersucht und ihre Nützlichkeit analysiert werden. Zum Beispiel schlägt er vor, "sie für den 3D-Druck zu verfeinern oder nicht".
Das Design von ESTEC wird derzeit noch perfektioniert. Der Sauerstoff, der durch den Mondstaub erzeugt wird, entweicht jedoch durch eine Röhre. Das kurzfristige Projekt besteht darin, es zu speichern, und so ist es in nicht allzu ferner Zukunft (sie schätzen eine Demonstration bis Mitte dieses Jahrzehnts) möglich, eine nachhaltige Betriebsanlage auf dem Mond zu installieren.