Mond- und Marsmissionen: Sauerstoff in der Schwerelosigkeit einfacher produzieren
Am Zentrum für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation(öffnet im neuen Fenster) der Universität Bremen ist ein System entwickelt worden, um die Sauerstoffversorgung im All wesentlich einfacher und effizienter zu gestalten. Es soll dazu beitragen, dass Langzeitmissionen zu Mond und Mars deutlich weniger Technik und Energie einsetzen müssen, um die Atemluft aufzubereiten.
Die Sauerstoffversorgung erfolgt über Wasserelektrolyse. Im Wasser entstehen dabei Gasblasen aus Wasserstoff und Sauerstoff, die aber, anders als auf der Erde, nicht nach oben steigen, sondern an den Elektroden verbleiben. Erst die Kombination mit Zentrifugen ermöglicht die Trennung.
Dadurch wird das gesamte System jedoch schwerer, komplexer, wartungsintensiver und benötigt viel Energie. Nichts davon ist auf Weltraummissionen wünschenswert.
Simple Dauermagneten machen es besser
Das System, welches die Universität Bremen gemeinsam mit dem Georgia Institute of Technology, USA, und der University of Warwick, Großbritannien, entwickelt hat, nutzt hingegen Magnetismus, um Gas und Wasser zu trennen. Zum Einsatz kommen weit verbreitete Dauermagnete aus Neodym.
Ausgenutzt werden zwei unterschiedliche Kräfte. Zum einen gibt es eine natürliche Reaktion des Wassers auf Magnetfelder in Schwerelosigkeit, die damit zusammenhängt, dass das Wassermolekül ein Dipolmoment besitzt. Außerdem wird das Wasser durch die Kombination der Magnetfelder und des elektrischen Feldes des Elektrolyseurs in Rotation versetzt.
Ohne bewegliche Teile, ohne zusätzlichen Energieaufwand und mit einer geringen Massenzunahme konnte der Ertrag bei der Sauerstoffgewinnung laut der Studie, die in Nature Chemistry(öffnet im neuen Fenster) frei zugänglich ist, um 240 Prozent gesteigert werden. Die zusätzliche Technik bleibt komplett passiv. Lediglich stabile Magnetfelder wurden ergänzt.
Das leichte und vor allem robuste System soll laut dem Erstautor der Studie Ömer Akay somit annähernd so leistungsstark sein wie vergleichbare Elektrolyseure auf der Erdoberfläche. Nach vier Jahren Entwicklungszeit sollen nun weitere Tests in einer erdnahen Umlaufbahn erfolgen.
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