Auf dem Mond Wasser gewinnen
Falls Menschen auf anderen Planeten Fuß fassen wollen, werden sie Zugang zu Wasser benötigen. Das bedeutet, dass dieses Wasser zum Trinken geeignet ist, aber auch als Raketentreibstoff verwendet werden kann, um Dinge – und Menschen – zurück zur Erde zu schicken. Die besten Möglichkeiten für erste menschliche Stützpunkte bieten sich auf dem Mond, von dem bekannt ist, dass er gefrorenes Wasser in seiner felsigen, staubigen Oberfläche, dem Regolith, enthält. Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts LUWEX(öffnet in neuem Fenster) hat ein Forschungskonsortium ein neues Extraktionssystem entworfen, entwickelt und getestet, das erfolgreich simulierten Mondregolith bearbeiten und Wasser aus ihm gewinnen kann. „Der Entwurf des Extraktionssystems war Bestandteil des Projekts, da wir untersuchen wollten, welche Art von Extraktionssystem auf dem Mond am besten geeignet wäre“, bemerkt Luca Kiewiet(öffnet in neuem Fenster), Forscher am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt(öffnet in neuem Fenster) (DLR). „Wir haben nicht nur geprüft, was in Bezug auf Effizienz oder Extraktionsrate am besten wäre, sondern auch, was wahrscheinlich in einer zukünftigen Mission zur Technologiedemonstration getestet werden könnte.“
Wasser aus Mondstaub gewinnen
Da Mondstaub nicht problemlos zugänglich war, wandte sich das Team einem analogen Simulanten des Mondgesteins zu. Der spezielle Simulant wurde ausgewählt, weil davon ausgegangen wurde, dass er das Regolith am Südpol des Mondes widerspiegelt, wo Eis vorhanden ist, aus dem wahrscheinlich Wasser gewonnen werden kann. Das Extraktionssystem – der sogenannte Tiegel – wird mit dem eisigen Mondregolith-Simulant gefüllt, bevor in einer temperaturgesteuerten Kammer ein Vakuum erzeugt wird, um eine Umgebung zu schaffen, die jener auf dem Mond ähnelt. Der Tiegel erhitzt und rührt gleichzeitig den eisigen Mondregolith-Simulant, und aufgrund des niedrigen Drucks sublimiert das Eis (direkt von Eis zu Wasserdampf) und entgast aus dem Regolith. Dieser Wasserdampf wird dann in einer Kühlfalle eingefroren, kurz erhitzt, damit er in eine Kammer entweicht, sich in flüssiges Wasser verwandelt und in ein Reinigungssystem gepumpt wird. „Durch eine Reihe von Reinigungsverfahren könnten wir Wasser gewinnen, das entweder für Weltraumreisende trinkbar ist oder das durch Elektrolyse in Raketentreibstoff für die Betankung von Raumschiffen umgewandelt werden kann“, fügt Kiewiet hinzu.
Die Konzeption von Extraktions- und Reinigungssystemen fördern
Die Einzigartigkeit und der Erfolg des Projekts liegen in der Gewinnung, Abscheidung, Verflüssigung und Reinigung von Wasser aus dem eisigen Mondregolith in einem beispiellosen Ausmaß und in einer Umgebung, in der bisher noch keine Tests durchgeführt wurden. „Pro Versuch konnten wir bis zu 750 Milliliter Wasser gewinnen – das gab es bisher noch nicht“, so Kiewiet. Darüber hinaus haben die Forschenden viele Lektionen gelernt, die bei der zukünftigen Konstruktion von Wassergewinnungssystemen auf dem Mond hilfreich sein werden – einschließlich Problemen mit der Staubfüllung des Systems. „Wir haben erfahren, wo die Grenzen liegen, und arbeiten weiter an der Verbesserung der Extraktions- und Reinigungssysteme, damit wir eines Tages Wasser auf dem Mond gewinnen können“, sagt Kiewiet.
Quelle für Trinkwasser auf dem Mond
Mehrere Raumfahrtagenturen weltweit arbeiten daran, Weltraumreisende wieder auf den Mond zu bringen, darunter die NASA und die ESA(öffnet in neuem Fenster). LUWEX könnte diese Missionen unterstützen und optimieren, indem es Weltraumreisende unabhängiger von Nachschubmissionen von der Erde macht. „Wenn der Treibstoff für die Rückreise nicht schon mitgebracht werden muss, sind eine Menge Kosten und Energie einzusparen“, kommentiert Kiewiet. „Und wenn sie etwas mehr Trinkwasser hätten, könnten sie ihre Einsätze verlängern.“