Tiangong & Shenzhou-19: Chinesische Astronauten produzieren Sauerstoff im Weltraum
Die Besatzung der Shenzhou-19 hat an Bord der Tiangong-Raumstation erfolgreich die weltweit erste Demonstration der künstlichen Photosynthesetechnologie im Orbit durchgeführt. Dabei wurden Sauerstoff und die für Raketentreibstoff erforderlichen Bestandteile erzeugt. Laut einem Bericht der South China Morning Post(öffnet im neuen Fenster) ebnet dieser Fortschritt den Weg für die langfristige Erforschung des Weltraums.
Bei dem zwölfteiligen Experiment wurden in einem schubladenförmigen Gerät mit Halbleiterkatalysatoren Kohlendioxid und Wasser in Sauerstoff umwandelt. Gleichzeitig konnte Ethylen produziert werden – ein Kohlenwasserstoff, der zur Herstellung von Treibstoffen für Raumfahrzeuge verwendet werden kann.
"Diese Technologie ahmt den natürlichen Photosyntheseprozess von Grünpflanzen durch technische, physikalische und chemische Methoden nach und nutzt Kohlendioxidressourcen in engen Räumen oder außerirdischen Atmosphären, um Sauerstoff und kohlenstoffbasierte Brennstoffe zu erzeugen" , berichtete der staatliche Fernsehsender CCTV am 19. Januar 2025.
Experimente auf der ISS weniger effizient
Frühere Experimente zur Photosynthese an Bord der Internationalen Raumstation ISS konzentrierten sich auf das Pflanzenwachstum und das Verständnis der Auswirkungen der Mikrogravitation auf die natürliche Photosynthese.
Für ihre Lebenserhaltungssysteme ist die ISS auf Elektrolyse angewiesen. Aus den Solarmodulen wird mithilfe von Sonnenlicht Strom erzeugt. Dieser wird genutzt, um Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff zu spalten, damit die Astronauten an Bord mit Atemluft versorgt werden. Durch diesen Prozess wird laut einer im Fachmagazin Nature Communications veröffentlichten Studie(öffnet im neuen Fenster) etwa ein Drittel der gesamten Energie der ISS verbraucht, die für den Betrieb ihres Umweltkontroll- und Lebenserhaltungssystems benötigt wird.
Der Prozess ist zwar effektiv, aber energieintensiv und für Langstreckenmissionen zum Mond oder Mars nicht praktikabel. Bereits 2015 begannen Forscher der chinesischen Raumfahrtbehörde für bemannte Missionen (CMS: China Manned Space) mit der Erforschung von extraterrestrischer künstlicher Photosynthese.
Fortschritte auf der Tiangong-Raumstation
Im Gegensatz zu herkömmlichen Hochtemperatur- und Hochdruckverfahren zur Kohlendioxidreduktion arbeitet die neuartige Technologie effizient bei Raumtemperatur und normalem atmosphärischen Druck. Dadurch wird der Energieverbrauch erheblich gesenkt. Durch die Anpassung des Katalysators können verschiedene Produkte wie Methan und Ethylen für den Antrieb oder Ameisensäure als Vorstufe für die Zuckersynthese hergestellt werden.
Neben der Erzeugung von sauerstoff- und kohlenstoffbasierten Kraftstoffen sammelte das Team auf der Tiangong-Raumstation wertvolle Daten über chemische Gas-Flüssig-Fest-Mehrphasenprozesse in einer Mikrogravitationsumgebung.
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