Egal wohin wir im Universum gehen, wir werden Wasser brauchen. Bisher haben menschliche Missionen in die Erdumlaufbahn und zum Mond Wasser mitgenommen. Aber während das für kurze Missionen funktioniert, ist es langfristig nicht praktikabel. Wasser ist schwer, und es würde viel zu viel Treibstoff erfordern, um genügend Wasser zu bringen, um langfristige Stützpunkte auf dem Mond oder Mars zu unterhalten. Also müssen wir das Wasser verwenden, das wir vor Ort gewinnen können.
Glücklicherweise ist Wasser ein weit verbreitetes Molekül im Universum. Sogar der Mond hat genug Wasser, um eine Mondkolonie zu ernähren. Die einzige wirkliche Herausforderung besteht darin, sie zu extrahieren. Wie eine kürzlich veröffentlichte Studie in Acta Astronautica zeigt, könnte das so einfach sein, wie Dinge in einen Mikrowellenherd zu stecken.
Obwohl Wasser überall auf dem Mond in winzigen Mengen vorhanden ist, ist es in den Polarregionen am konzentriertesten. Eistaschen konzentrieren sich in den schattigen Regionen der Pole. Die Konsistenz dieser Eistaschen ähnelt Schnee, gemischt mit meist staubigen Sandpartikeln. Stellen Sie sich vor, Sie versuchen, trinkbares Wasser aus solchem Material zu extrahieren. Wenn Sie versuchen würden, es auf Ihrem Herd zu erhitzen, wäre es so trocken, dass es sich nicht gleichmäßig erhitzen würde. Und selbst wenn es Ihnen gelänge, das Eis zu schmelzen, würden Sie am Ende einen feuchten Schlamm haben.
Frühere Studien mit simuliertem Mondmaterial haben gezeigt, dass die herkömmliche konduktive Heizung zwar Wasser extrahieren kann, aber nicht besonders effektiv ist. Es braucht also viel Kraft, was es schwierig macht, genug zu skalieren, um eine Kolonie zu erhalten. In dieser Studie untersuchte das Team also die Verwendung von Mikrowellen zum Extrahieren von Wasser.
Wenn Sie jemals etwas in einem Mikrowellenherd aufgewärmt haben, wissen Sie, dass ein häufiges Problem darin besteht, dass es manchmal getroffen oder verfehlt werden kann. Sie können nicht nur heiße Regionen und eisige Regionen nebeneinander bekommen, wie eine schlecht gekochte heiße Tasche, sie können auch Dinge so erhitzen, dass sie leicht feucht sind. Das liegt daran, dass Wassermoleküle durch Mikrowellen stark angeregt werden und Ihr Ofen dazu führen kann, dass sie sich in einem Material verschieben, normalerweise zur Oberfläche. Wir haben also seit langem bekannt, dass Mikrowellenkochen Wasser aus Material extrahieren kann. Das Team wollte wissen, ob es mit Mondmaterial effektiv arbeiten könnte.
Das Team konzentrierte sich auf zwei simulierte Mondmaterialien. Einer simulierte das Mondhochland (LHS-1) und einer simulierte die Mondstute-Region (LMS-1). Anschließend untersuchten sie, wie effizient Wasser bei unterschiedlichen Eisgehalten extrahiert werden kann. Sie fanden heraus, dass sie mit einem speziellen Mikrowellenherd mit nur 250 Watt innerhalb einer halben Stunde etwa 55 % bis 67 % des Wassers extrahieren konnten. Das ist praktisch genug, um viel Wasser aus den Polarregionen zu gewinnen, und die von ihnen verwendete Mikrowellentechnologie wäre auf dem Mond einfach zu bauen und zu warten. Interessanterweise ist die Methode weniger effektiv, wenn Sie zu Materialien mit höherem Wassergehalt gelangen, wo herkömmliche konduktive Erwärmung effektiver ist.
Mehr Informationen:
James D. Cole et al, Wasserextraktion aus eisigen Mondsimulanzien unter Verwendung von Mikrowellenheizung mit geringer Leistung, Acta Astronautica (2023). DOI: 10.1016/j.actaastro.2023.04.035