Raumfahrt: Verbesserte Systeme für die Lebenserhaltung im All erforscht

Ein Forschungsteam will Methoden zur Sauerstoffproduktion optimieren und damit zukünftige Lebenserhaltungssysteme für Behausungen auf Mond und Mars verbessern.

Artikel veröffentlicht am , Patrick Klapetz
Ein Astronaut läuft an einer Mars-Siedlung vorbei.
Ein Astronaut läuft an einer Mars-Siedlung vorbei. (Bild: Pixabay)

Ein Forschungsteam der staatlichen Universität Warwick im englischen Coventry hat sich mit einer der zahlreichen Herausforderungen bei der Erforschung des Weltraums durch den Menschen beschäftigt. Dazu gehört ein zuverlässiger, effizienter und nachhaltiger Betrieb von Lebenserhaltungssystemen, wie das Forschertrio in seiner am 6. Juni 2023 veröffentlichten Studie herausstellte.

"Die Produktion und das Recycling von Sauerstoff, Kohlendioxid (CO2) und Brennstoffen sind dabei von zentraler Bedeutung, da eine Wiederauffüllung der Ressourcen nicht möglich sein wird", heißt es in der Studie, die im Fachmagazin Nature Communications unter dem Titel Assessment of the technological viability of photoelectrochemical devices for oxygen and fuel production on Moon and Mars (Bewertung der technologischen Realisierbarkeit von photoelektrochemischen Geräten für die Sauerstoff- und Kraftstoffproduktion auf Mond und Mars) veröffentlicht wurde.

Lebenserhaltung im All: Theoretische Grundlage für die Schwerelosigkeit

Mit ihrer Arbeit wollten die Wissenschaftler die theoretischen Grundlagen für die Anwendung von PEC-Geräten in Habitaten auf Mond und Mars legen. Die Abkürzung PEC steht für photoelektrochemische (photoelectrochemical) Geräte, mit denen das langfristige Überleben im All verbessert werden soll. Mit ihrem Einsatz sollen die Sauerstoffproduktion und das Kohlendioxidrecycling optimiert werden.

PEC-Geräte nutzen Halbleitermaterialien, um Sonnenenergie direkt in chemische Energie umzuwandeln und so Wasserstoff und Sauerstoff zu erzeugen. Dafür sollen die Geräte nicht einmal Strom benötigen. Zwar werde diese Technologie auf der Erde bereits intensiv untersucht, erklärte das Forscherteam. Das Potenzial der Technik für den Einsatz im Weltraum sei jedoch eher unerforscht.

Die Forscher belegten mit ihrer Arbeit, dass die PEC-Geräte in der Schwerelosigkeit effizient arbeiteten. Mit ihren theoretischen Analysen zeigten sie zudem, dass die Geräte in einem größeren Maßstab hergestellt werden könnten.

"Bei der Konstruktion der Geräte kann auf eine Vielzahl von Halbleitern und Elektrokatalysatormaterialien zurückgegriffen werden, die auf dem Mond und dem Mars verfügbar sind", heißt es in der Studie. Damit könnten die PEC-Geräte mittels In-Situ-Verfahren (oder In-Situ-Ressourcennutzung, kurz: ISRU) auf fremden Himmelskörpern hergestellt werden. Bei In-Situ-Verfahren werden die Ressourcen genutzt, die vor Ort zur Verfügung stehen.

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