Wissen & Technik-Wissenschaftler erzeugen Sauerstoff aus simuliertem Mondstaub

18:54  17 januar  2020
18:54  17 januar  2020 Quelle:   gizmodo.com.au

Eine neue Anlage soll Sauerstoff aus Mondstaub in einem beispiellosen Ausmaß produzieren.

 Eine neue Anlage soll Sauerstoff aus Mondstaub in einem beispiellosen Ausmaß produzieren. © NASA Obwohl der Mond keine Atmosphäre hat, enthält er viel Sauerstoff, der mit dem Staub auf der Mondoberfläche in Form von Oxiden vermischt ist. Letztes Jahr veröffentlichten die Wissenschaftler ein Papier darüber, wie man es aus einem Simulans aus Mondstaub (Regolith) extrahiert. Jetzt wird der erste Prototyp einer Sauerstoffanlage diese Extraktion in größerem Maßstab versuchen.

Artist’s conception of a future Moon base. (Image: ESA/P. Carril) © Bild: ESA / P. Carril Künstlerische Vorstellung einer zukünftigen Mondbasis. (Bild: ESA / P. Carril)

Europäische Forscher arbeiten an einem System, das aus simulierten Mondstaubproben atmungsaktiven Sauerstoff produzieren kann.

"Die Möglichkeit, Sauerstoff aus auf dem Mond gefundenen Ressourcen zu gewinnen, wäre für zukünftige Mond-Siedler offensichtlich äußerst nützlich, sowohl zum Atmen als auch für die lokale Produktion von Raketentreibstoff", erklärte Beth Lomax, Chemikerin an der Universität von Glasgow, in einem Pressemitteilung der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) .

Lomax arbeitet derzeit zusammen mit dem ESA-Forschungskollegen Alexandre Meurisse an einem Prototyp, der letztendlich genau dazu führen könnte: der Sauerstoffproduktion aus Mondstaub. Derzeit testen sie ihr System im Labor für Materialien und elektrische Komponenten des Europäischen Zentrums für Weltraumforschung und -technologie (ESTEC) in Noordwijk, Niederlande.

-Astronomen haben zum ersten Mal molekularen Sauerstoff in einer anderen Galaxie nachgewiesen

-Astronomen haben zum ersten Mal molekularen Sauerstoff in einer anderen Galaxie nachgewiesen © NASA / ESA / Hubble Heritage / Hubble-Zusammenarbeit / A. Evans / Universität von Virginia / NRAO / Stony Brook Unive ... In einer wilden Galaxie in mehr als einer halben Milliarde Lichtjahren Entfernung haben Astronomen molekularen Sauerstoff entdeckt. Es ist nur die dritte derartige Entdeckung außerhalb des Sonnensystems - und die erste außerhalb der Milchstraße. Sauerstoff ist nach Wasserstoff (natürlich) und Helium das dritthäufigste Element im Universum.

a man standing in a room: Beth Lomax of the University of Glasgow and ESA research fellow Alexandre Meurisse preparing to make oxygen and metal out of simulated moon dust at ESA’s Materials and Electrical Components Laboratory. (Image: ESA/A. Conigili) © Bild: ESA / A. Conigili Beth Lomax von der Universität Glasgow und der ESA-Forscher Alexandre Meurisse bereiten sich darauf vor, aus simuliertem Mondstaub im ESA-Labor für Materialien und elektrische Komponenten Sauerstoff und Metall herzustellen. (Bild: ESA / A. Conigili)

Ihr Prototyp funktioniert, es sind jedoch Anpassungen erforderlich, um ihn für den Einsatz auf dem Mond geeignet zu machen, z. B. die Reduzierung seiner Betriebstemperatur. Lomax und Meurisse arbeiten derzeit mit simuliertem Mondstaub, aber sie sind zuversichtlich, dass ihr Ansatz tatsächlich funktioniert.

Tatsächlich wurde festgestellt, dass Mondstaubproben, die als Regolith bekannt sind und während der Apollo-Missionen auf die Erde zurückkehrten, laut ESA zu etwa 40 bis 45 Prozent aus Sauerstoff bestehen. Die ESTEC-Wissenschaftler entwickeln eine Technik, mit der dieser Sauerstoff aus dem Staub herausgeholt werden kann, was für den zufälligen Beobachter wie Alchemie erscheint.

ESA eröffnet Anlage, die Mondstaub in Sauerstoff umwandelt

 ESA eröffnet Anlage, die Mondstaub in Sauerstoff umwandelt Wenn Menschen langfristig auf dem Mond haben wollen, brauchen sie atmungsaktive Luft und Raketentreibstoff - und die ESA hat möglicherweise nur eine Möglichkeit, dies zu schaffen beide benutzen den Mond selbst. Die Agentur betreibt mit , einem Prototyp einer Anlage, die Mondstaub (derzeit natürlich simuliert) in Sauerstoff umwandelt, der für Luft und Kraftstoff verwendet werden könnte.

Sauerstoff im Regolith ist hartnäckig als Oxide verpackt, die sich als Mineralien oder Glas im Staub bilden. Zum Herausziehen des Sauerstoffs ist eine raffinierte Chemie erforderlich, wie von der ESA beschrieben: Die Sauerstoffextraktion von

ESTEC erfolgt nach einer Methode, die als geschmolzene Salzelektrolyse bezeichnet wird. Dabei wird der Regolith in einen Metallkorb mit geschmolzenem Calciumchloridsalz gegeben, um als Elektrolyt zu dienen. auf 950 ° C erhitzt. Bei dieser Temperatur bleibt der Regolith fest.

Wenn jedoch ein Strom durch ihn geleitet wird, wird dem Regolith Sauerstoff entzogen und wandert über das Salz, um an einer Anode gesammelt zu werden. Als Bonus wandelt dieser Prozess auch den Regolith in verwendbare Metalllegierungen um.

Dieses Verfahren wurde von Metalysis entwickelt, einem in Großbritannien ansässigen Unternehmen, das diese Technik zur Herstellung von Metallen und Legierungen verwendet. Lomax hat während ihrer Doktorarbeit mit Metalysis zusammengearbeitet und nutzt nun das Konzept bei ESTEC.

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 Selbst Fische am Meeresboden können dem Klimawandel nicht entkommen. © NOAA Nicht einmal die tiefsten Bewohner des Ozeans sind gegen den Klimawandel immun. Die Fische, die am Meeresgrund leben, sind ein robuster Haufen. Sie sind für Druck, wenig bis gar kein Sonnenlicht und einen knappen Vorrat an Lebensmitteln ausgelegt. Diese ansonsten kiesigen Fische reagieren aber auch sehr empfindlich auf Veränderungen im Klima des Wassers um sie herum, so eine neue Studie.

a close up of a flower: Simulated moon dust undergoing oxygen extraction. (Image: Beth Lomax/University of Glasgow) © Bild: Beth Lomax / Universität Glasgow Simulierter Mondstaub, der einer Sauerstoffextraktion unterzogen wird. (Bild: Beth Lomax / Universität Glasgow)

Da die Metallyse den entstehenden Sauerstoff als unerwünschtes Nebenprodukt behandelt, musste das System so angepasst werden, dass die Forscher den aus den Proben extrahierten Sauerstoff erfassen und messen konnten. Derzeit leitet das System Sauerstoff in ein Auspuffrohr ab, aber zukünftige Versionen werden diesen Sauerstoff langfristig erfassen und speichern.

Interessanterweise behandelt ESTEC die Metalle nicht als unerwünschtes Nebenprodukt. Das Team untersucht derzeit verschiedene Möglichkeiten, diese Metalle in einer Mondumgebung zu nutzen, beispielsweise um sie in Verbindungen für den 3D-Druck umzuwandeln.

All diese Arbeiten sind eine Vorbereitung auf ein System, das auf dem Mond funktionieren könnte. Die ESTEC-Wissenschaftler streben bis Mitte der 2020er Jahre eine funktionsfähige, mondreife Version an. Ausgestattet mit einem solchen Gerät können zukünftige Mondforscher und Kolonisten etwas leichter atmen.

Mondstaub mag jetzt als wertvolle Ressource angesehen werden, aber als Astronauten zum ersten Mal zum Mond gingen, war die NASA äußerst besorgt über die möglichen Gefahren, die von Mondpulver ausgehen. Sie waren nicht falsch, sich Sorgen zu machen: Nachfolgende -Untersuchungen hat herausgefunden, dass simulierter Mondstaub menschliche Zellen töten und DNA verändern kann.

-Erde könnte einst eine Wasserwelt gewesen sein, die von einem globalen Ozean bedeckt ist. Studienvorschläge .
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