Mit Plasmen Ressourcen auf dem Mars bereitstellen
Aus Kohlendioxid wird Sauerstoff, Brennstoff oder Düngemittel.
Ein internationales Forscherteam hat eine plasmabasierte Methode zur Herstellung und Trennung von Sauerstoff in der Marsumgebung entwickelt. Es handelt sich dabei um einen ergänzenden Ansatz zum Mars Oxygen In-Situ Ressource Utilization Experiment (MOXIE) der NASA. Mit ihm sollen hohe Molekülproduktionsraten pro Kilogramm ins All geschickter Instrumente ermöglicht werden. Ein solches System könnte eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung von Lebenserhaltungssystemen auf dem Mars sowie von Rohstoffen und Grundchemikalien spielen, die für die Verarbeitung von Brennstoffen, Baumaterialien und Düngemitteln erforderlich sind.
Wissenschaftler der Universität Lissabon, des Massachusetts Institute of Technology, der Universität Sorbonne, der Technischen Universität Eindhoven und des niederländischen Instituts für Grundlagenforschung im Bereich Energie stellten jüngst eine Methode zur Nutzung und Verarbeitung lokaler Ressourcen für die Erzeugung von Produkten auf dem Mars vor. Die natürlichen Bedingungen auf dem roten Planeten sind nahezu ideal für die In-situ-Ressourcennutzung durch Plasmen: Die Atmosphäre besteht hauptsächlich aus Kohlendioxid, das zur Erzeugung von Sauerstoff aufgespalten werden kann, und der in der Marsatmosphäre vorherrschende Druck ist für die Plasmazündung besonders günstig.
Unter anderem sind jedoch zwei Hürden bei der Schaffung lebensfreundlicher Umstände auf dem Mars zu nehmen, wie Vasco Guerra von der Universität Lissabon aufzählt: „Erstens: die Zersetzung der Kohlendioxidmoleküle, um Sauerstoff zu gewinnen. Es ist ein sehr schwer zu spaltendes Molekül. Und zweitens: die Abtrennung des erzeugten Sauerstoffs aus einem Gasgemisch, das beispielsweise auch Kohlendioxid und Kohlenmonoxid enthält. Wir betrachten diese beiden Schritte auf ganzheitliche Weise, um beide Herausforderungen gleichzeitig zu lösen. Hier können Plasmen helfen."
Plasma enthält freie geladene Teilchen, Elektronen und Ionen. Insbesondere die leichten Elektronen können mit elektrischen Feldern problemlos auf sehr hohe Energien beschleunigt werden. „Wenn Elektronen mit einem Kohlendioxidmolekül kollidieren, können sie es direkt zersetzen oder Energie übertragen, um es zum Schwingen zu bringen“, so Guerra. „Diese Energie kann zu einem großen Teil in die Zersetzung des Kohlendioxids gelenkt werden. Gemeinsam mit unseren Kollegen in Frankreich und den Niederlanden haben wir die Gültigkeit dieser Theorien experimentell nachgewiesen. Darüber hinaus ist die im Plasma erzeugte Wärme auch für die Abtrennung von Sauerstoff von Vorteil.“
Sauerstoff ist der Schlüssel zur Schaffung einer habitablen Umgebung sowie der Ausgangspunkt für die Herstellung von Brennstoffen und Düngemitteln für die zukünftige Landwirtschaft auf dem Mars. Neben der künstlichen Atmosphäre wird die lokale Produktion von Brennstoffen wird für künftige Missionen wichtig sein. Sie alle sind für eine künftige menschliche Besiedlung des Mars unerlässlich.
Durch die Aufspaltung von Kohlendioxidmolekülen zur Herstellung umweltfreundlicher Kraftstoffe und zur Wiederverwendung von Chemikalien kann die Plasmatechnologie auch dazu beitragen, den Klimawandel auf der Erde zu bekämpfen.
IAP / LK
