Wie können wir auf dem Mars bauen? Ein lockeres Gespräch mit einem Geologen veranlasste einen Ingenieurwissenschaftler der University of Canterbury (UC) und sein Team, jahrelang zu erforschen, wie man auf dem Mars bauen kann. Alles begann damit, dass der außerordentliche Professor Allan Scott und der Geologieprofessor Chris Oze (Occidental College) darüber nachdachten, welche Materialien auf dem Mars verfügbar waren, um Beton oder „Marscrete“ herzustellen.
Irdischer Beton wird aus Portlandzement hergestellt, der durch Erhitzen von Kalkstein entsteht, um das CO2 auszutreiben. Zement, das Hauptbindemittel, wird mit Sand, Stein und Wasser vermischt, um Beton herzustellen.
Aber die drängende Frage ist: Was ist auf dem Mars vorhanden, um die Materialien von Marscrete miteinander zu verbinden?
„Leider gibt es auf dem Mars nicht viel Kalkstein, also suchen wir nach alternativen Wegen, um eine Art Bindemittelsystem zu finden“, sagt Associate Professor Allan Scott. „Marscrete kann als eine ganze Reihe verschiedener Materialien bezeichnet werden, die im Wesentlichen aus lokalen Zutaten auf dem Mars verwendet werden könnten.“
Das Team hat die Verwendung von Basaltgestein erforscht, das auf der Erde und auf dem Mars zu finden ist. Laut Associate Professor Scott können Magnesiumoxid und Kieselerde aus dem Basaltgestein extrahiert werden, bevor Magnesiumoxid und Kieselerde zu einem Bindemittel mit ähnlichen Eigenschaften wie Zement rekombiniert werden.
„Wir versuchen, Materialien, Steine und Dinge zu verwenden, von denen wir wissen, dass sie auf dem Mars verfügbar sind, damit wir diesen Extraktionsprozess hier perfektionieren und Beton herstellen können, der ähnliche Eigenschaften wie Portlandzement hat.“
Das Team forscht jedoch nicht nur an Materialien. Die Umgebungen von Erde und Mars sind extrem in ihren Unterschieden mit viel niedrigerem Druck und Temperaturen auf dem Mars. Das Team nutzt die Testeinrichtungen an der Universität von Canterbury, um Temperaturen von bis zu -86 °C zu ermöglichen und gleichzeitig atmosphärische Bedingungen zu simulieren, indem es im Labor ein Vakuum erzeugt.
„Wir versuchen lediglich, eine Umgebung wie den Mars zu simulieren, ohne tatsächlich dort zu sein“, sagt er.
Als außerordentlicher Professor Scott seine Forschungen begann, beschäftigten sich nur wenige Menschen mit Weltraummaterialien für den Bau, aber das Interesse an diesem Bereich ist gewachsen, da die potenzielle Realität eines brauchbaren Produkts näher rückt.
Die Zusammenarbeit mit Aerospace Christchurch und der New Zealand Space Agency hat dazu beigetragen, Kontakte zu knüpfen.
„Die gesamte Weltraumgemeinschaft hier in Christchurch und Neuseeland ist wirklich großartig. Es ist großartig. Allein die Tatsache, dass man zum Beispiel mit Leuten von Aerospace Christchurch oder Rocket Lab sprechen kann, bietet viel Versprechen und Potenzial.“
Während die Weltraumforschung immer noch wichtig ist, hat das Team herausgefunden, dass die Verwendung von Basaltgestein anstelle von herkömmlichem Zement dazu beitragen kann, den CO2-Fußabdruck von Beton auf der Erde zu reduzieren, sagt er.
„Zement ist großartig, aber er trägt zu etwa 8–10 % der weltweiten CO2-Emissionen bei. Es gibt Bestrebungen, dies zu reduzieren, und Material ist in diesem Bereich vielversprechend.“
Laut Associate Professor Scott könnte das aus dem Basaltgestein extrahierte Siliziumdioxid verwendet werden, um Portlandzement teilweise zu ersetzen, wodurch fast 30 % der CO2-Emissionen reduziert werden, während das Magnesiumhydroxid zur Entfernung von Kohlenstoff verwendet werden kann, wodurch es für jede Industrie verfügbar wird, die CO2 produziert um zu verhindern, dass es in die Atmosphäre gelangt.