Raumfahrt: Briten entwickeln Generator aus Trockeneis

Test des Boosters QM-1: zusätzlicher Schub für die Marsrakete SLS (Bild: Nasa)

Raketentriebwerk und Trockeneisdynamo: Die Vorbereitungen für die künftigen Marsmissionen sind im Gange. Britische Forscher haben für die Energiegewinnung eine ungewöhnliche Idee entwickelt.

Zwei Minuten Höllenfeuer entfachte das Raketentriebwerk Qualification Motor 1 (QM-1): Die US-Raumfahrtbehörde National Aeronautics and Space Administration (Nasa) hat erstmals das Zusatztriebwerk für die Marsrakete Space Launch System getestet. Eiskalt hingegen ist der Generator, den britische Wissenschaftler für den Mars gebaut haben.

QM-1 ist eine knapp 54 Meter lange Feststoffrakete. Sie wurde am 11. März 2015 auf einem Testgelände in Promontory im US-Bundesstaat Utah erstmals gezündet. Das Triebwerk brannte zwei Minuten - so lange wie beim Start eines SLS - und erzeugte dabei einen Schub von etwa 1.600 Tonnen. Die Temperatur in dem Raketentriebwerk erreichte rund 2.500 Grad. Die Nasa hatte das Raketentriebwerk mit über 530 Sensoren ausgestattet, die mehr als 100 Merkmale des Triebwerks überwachten.

Das SLS hat vier Haupttriebwerke. Beim Start der Rakete sollen zwei QM-1 zusätzlichen Schub erzeugen. Die beiden QM-1-Booster erzeugen rund 75 Prozent des Schubs, der nötig ist, damit die Rakete der Schwerkraft der Erde entkommt. Der erste Start eines SLS ist für das Jahr 2018 geplant. Das SLS ist die Rakete für die künftigen Raumfahrtmissionen der Nasa, die Menschen zu einem Asteroiden und auf den Mars bringen soll.

Strom auf Mars mit Trockeneis

Damit die Raumfahrer auf dem Nachbarplaneten auch elektrischen Strom haben, haben Forscher der Universität von Northumbria in Newcastle upon Tyne und der Universität in Edinburgh einen speziellen Generator entwickelt. Er besteht aus Trockeneis und macht sich den Leidenfrost-Effekt zunutze.

Der tritt auf, wenn der Tropfen einer Flüssigkeit mit einer Oberfläche in Kontakt kommt, die viel heißer ist als der Siedepunkt der Flüssigkeit. Etwas von dem Tropfen verdampft und der Tropfen schwebt auf diesem Dampfpolster. Der Effekt lässt sich beispielsweise auf einer heißen Herdplatte mit einem Wassertropfen erzeugen.

Eisblock rotiert über geriffelter Oberfläche

Die britischen Forscher hingegen nutzen statt eines Wassertropfens einen kleinen Block aus Trockeneis. Wird er auf eine runde, geriffelte Oberfläche gesetzt, versetzt ihn die Oberflächenform in Rotation. In Kombination mit Kupferspulen und Magneten wird ein Generator daraus, der eine Wechselspannung erzeugt.

Trockeneis, also gefrorenes Kohlendioxid, scheint auf dem Mars in größerer Menge vorhanden zu sein. Das legen zumindest die Bilder der US-Sonde Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) nahe, die Rinnen zeigen, die sich im Verlauf der Jahreszeiten verändern. "Kohlendioxid spielt auf dem Mars eine ähnliche Rolle wie Wasser auf der Erde: Es ist eine an vielen Stellen verfügbare Ressource, die zyklischen Zustandsveränderungen durch die natürlichen Temperaturschwankungen auf dem Mars unterliegt", sagt Rodrigo Ledesma-Aguilar von der Universität von Northumbria.

Die Forscher beschreiben ihre Entwicklung in der Fachzeitschrift Natur Communications.