Mit Plasmen Ressourcen auf dem Mars ernten

Ein internationales Forscherteam entwickelte eine Plasma-basierte Methode zur Erzeugung und Trennung von Sauerstoff in der Marsumgebung. Es ist ein komplementärer Ansatz zum Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment der NASA und kann hohe Molekülproduktionsraten pro Kilogramm an Instrumenten liefern, die in den Weltraum geschickt werden.

Ein solches System könnte eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung von Lebenserhaltungssystemen auf dem Mars und von Rohstoffen und Grundchemikalien spielen, die für die Verarbeitung von Kraftstoffen, Baumaterialien und Düngemitteln erforderlich sind.

In dem Zeitschrift für Angewandte Physikpräsentierte das Team der Universität Lissabon, des Massachusetts Institute of Technology, der Sorbonne University, der Eindhoven University of Technology und des Dutch Institute for Fundamental Energy Research eine Methode zur Nutzung und Verarbeitung lokaler Ressourcen zur Herstellung von Produkten auf dem Mars. Die natürlichen Bedingungen auf dem Roten Planeten sind nahezu ideal für die In-situ-Ressourcennutzung durch Plasmen, da die Atmosphäre hauptsächlich aus Kohlendioxid besteht, das zur Erzeugung von Sauerstoff gespalten werden kann, und sein Druck für die Plasmazündung günstig ist.

Zwei große Hürden stehen der Sauerstoffproduktion auf dem Mars im Weg.

„Erstens die Zersetzung von Kohlendioxidmolekülen, um Sauerstoff zu extrahieren. Es ist ein sehr schwer zu brechendes Molekül“, sagte der Autor Vasco Guerra von der Universität Lissabon. „Zweitens die Abtrennung des produzierten Sauerstoffs aus einem Gasgemisch, das zum Beispiel auch Kohlendioxid und Kohlenmonoxid enthält. Wir betrachten diese beiden Schritte ganzheitlich, um beide Herausforderungen gleichzeitig zu lösen. Hier geht es.“ Plasmen können helfen.“

Plasma ist der vierte natürliche Aggregatzustand und enthält freie geladene Teilchen wie Elektronen und Ionen. Elektronen sind leicht und können mit elektrischen Feldern leicht auf sehr hohe Energien beschleunigt werden.

„Wenn kugelförmige Elektronen mit einem Kohlendioxidmolekül kollidieren, können sie es direkt zersetzen oder Energie übertragen, um es zum Schwingen zu bringen“, sagte Guerra. „Diese Energie kann zu einem großen Teil in die Kohlendioxid-Zersetzung geleitet werden. Zusammen mit unseren Kollegen in Frankreich und den Niederlanden haben wir die Gültigkeit dieser Theorien experimentell nachgewiesen. Außerdem ist die im Plasma erzeugte Wärme auch für die Trennung von Vorteil von Sauerstoff.“

Sauerstoff ist der Schlüssel zur Schaffung einer atmungsaktiven Umgebung sowie der Ausgangspunkt für die Herstellung von Brennstoffen und Düngemitteln für die zukünftige Mars-Landwirtschaft. Die lokale Produktion von Treibstoffen wird für zukünftige Missionen wichtig sein. Alle sind für die zukünftige menschliche Besiedlung des Mars unerlässlich.

Durch die Dissoziation von Kohlendioxidmolekülen zur Herstellung grüner Kraftstoffe und zur Wiederverwertung von Chemikalien kann die Plasmatechnologie auch dazu beitragen, den Klimawandel auf der Erde anzugehen.