Wissenschaftler haben eine Methode entwickelt, um Sauerstoff aus Mondgestein herzustellen. Bildnachweis: NASA.

(PhysOrg.com) - Wenn Menschen jemals eine Mondbasis schaffen, wird eine der größten Herausforderungen darin bestehen, herauszufinden, wie man atmet. Der Sauerstofftransport zum Mond ist extrem teuer. Die NASA hat in den letzten Jahren nach anderen Möglichkeiten gesucht. Eine Idee ist, dem Mondgestein Sauerstoff zu entziehen.

Kürzlich haben Derek Fray, ein Materialchemiker der Universität Cambridge, und seine Kollegen einen Reaktor gebaut, der Oxide in Mondgesteinen als Kathode in einem elektrochemischen Prozess zur Erzeugung von Sauerstoff verwendet.

Das Design basiert auf einem Verfahren, das die Forscher im Jahr 2000 erfunden haben und das Kohlendioxid produziert. Bei dieser Konstruktion leiten die Wissenschaftler einen Strom zwischen der Kathode und einer Anode aus Kohlenstoff, wobei beide Elektroden in einer Elektrolytlösung aus geschmolzenem Calciumchlorid, einem gewöhnlichen Salz, sitzen. Der Strom entzieht der Kathode Sauerstoffatome, die dann ionisiert werden und sich in der Salzschmelze lösen. Der negativ geladene Sauerstoff wird von der Kohlenstoffanode angezogen, wo er die Anode erodiert und Kohlendioxid erzeugt.

Um Sauerstoff anstelle von Kohlendioxid zu erzeugen, stellten die Forscher eine unreaktive Anode her, bei der anstelle des Kohlenstoffs eine Mischung aus Calciumtitanat und Calciumruthenat verwendet wurde. Da diese Anode kaum erodiert, erzeugt die Reaktion zwischen den Sauerstoffionen und der Anode Sauerstoff.

Basierend auf Experimenten mit einem simulierten Mondgestein, das von der NASA entwickelt wurde, berechnen die Forscher, dass drei ein Meter hohe Reaktoren auf dem Mond eine Tonne Sauerstoff pro Jahr erzeugen können. Für jede Tonne Sauerstoff wären drei Tonnen Gestein erforderlich. Fray stellte fest, dass drei Reaktoren etwa 4, 5 Kilowatt Leistung benötigen würden, die von Sonnenkollektoren oder möglicherweise einem kleinen Kernreaktor auf dem Mond geliefert werden könnten. Die Forscher arbeiten außerdem mit der Europäischen Weltraumorganisation an der Entwicklung eines noch größeren Reaktors, der aus der Ferne betrieben werden kann.

Wie kürzlich in Nature News berichtet wurde, entwickeln auch andere Forscher Methoden zur Sauerstoffextraktion. Zum Beispiel arbeitet Donald Sadoway am MIT an einer Hochtemperaturtechnik namens Salzschmelzenelektrolyse. Hier wird das Mondgestein geschmolzen und fungiert als Elektrolyt. Der Reaktor von Sadoway könnte sogar aus den Trümmern auf der Mondoberfläche gebaut werden, die als Regolith bezeichnet werden.

Die NASA und die ESA fördern diese Art der Forschung nachdrücklich. Im Jahr 2008 erhöhte die NASA ihren Preis von 250.000 USD auf 1 Million USD, damit das erste Team eine Methode demonstrieren konnte, mit der fünf Kilogramm Sauerstoff in acht Stunden aus simuliertem Mondgestein gewonnen werden können. Bisher bleibt der Preis nicht beansprucht.

via: Nature News

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