Forscher arbeiten an einer nachhaltigen Technologie zur Gewinnung von Solarenergie im Weltraum – die Lebenserhaltungssysteme auf dem Mond und dem Mars ergänzen könnte.
In einer Studie veröffentlicht in NaturkommunikationWissenschaftler bewerten eine neue Technik, die erneuerbare, grüne Energie von außerhalb der Erdatmosphäre umwandeln könnte. Sie nutzen die Photosynthese – den chemischen Prozess, den Anlagen jeden Tag durchlaufen, um Energie zu erzeugen –, um der Raumfahrtindustrie dabei zu helfen, nachhaltiger zu werden.
Die von der University of Warwick geleitete Forschung untersucht den Einsatz eines speziellen Geräts namens Halbleiter zur Absorption von Sonnenlicht auf Mond und Mars. Es besteht die Hoffnung, dass die Geräte die Lebenserhaltungssysteme des Mars fördern könnten.
Diese „künstlichen Photosynthesegeräte“ durchlaufen die gleichen Prozesse, die Pflanzen auf der Erde am Leben erhalten: Sie wandeln Wasser nur mithilfe von Sonnenlicht in Sauerstoff um und recyceln gleichzeitig Kohlendioxid. Diese integrierten Systeme haben den Vorteil, dass sie Solarenergie direkt nutzen und könnten bei langfristigen Raumfahrten im Vergleich zu herkömmlichen Systemen, die derzeit auf der Internationalen Raumstation im Einsatz sind, Gewicht einsparen – was die Raumfahrt effizienter macht.
Es besteht Bedarf an effizienten und zuverlässigen Energiequellen im Weltraum, um die Erforschung unseres Sonnensystems zu ermöglichen. Es besteht die Hoffnung, dass die Technologie auf dem Mond und dem Mars installiert werden könnte, um grüne Energie zu gewinnen, um Raketen anzutreiben und Lebenserhaltungssysteme für die Produktion von Sauerstoff und anderen Chemikalien sowie das Recycling von Kohlendioxid zu ergänzen. Die in dieser Studie gewonnenen Erkenntnisse zur Verbesserung der Geräteeffizienz fließen auch in deren Optimierung für Erdanwendungen ein und liefern auch Einblicke in die Leistung herkömmlicher Solarzellen im Weltraum.
Assistenzprofessorin Katharina Brinkert vom Fachbereich Chemie sagte: „Die bemannte Weltraumforschung steht vor den gleichen Herausforderungen wie die grüne Energiewende auf der Erde: Beide erfordern nachhaltige Energiequellen. Da Sonnenlicht im Weltraum so reichlich vorhanden ist, haben wir gezeigt, wie diese Quelle sein könnte.“ Wird verwendet, um Energie zu gewinnen – ähnlich wie Pflanzen auf der Erde – für Lebenserhaltungssysteme für langfristige Raumfahrten. Die Technologie könnte sowohl auf dem Mond als auch auf dem Mars für eine ausreichende Sauerstoffproduktion und Kohlendioxidrecycling sorgen.“
Die außerordentliche Professorin Sophia Haussener von der Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), Schweiz, fügte hinzu: „In dieser Studie quantifizieren wir endlich das Potenzial solcher Geräte für den außerirdischen Einsatz und stellen erste Designrichtlinien für ihre mögliche Implementierung bereit.“
Mehr Informationen:
Byron Ross et al., Bewertung der technologischen Machbarkeit photoelektrochemischer Geräte zur Sauerstoff- und Treibstoffproduktion auf Mond und Mars, Naturkommunikation (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-38676-2