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Atmen von Mondgestein
Auf dem Mond gibt es reichlich Sauerstoff für
künftige Astronauten. Es liegt auf dem Boden. |
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Das Kunststück ist es ihn dort hinaus zu bekommen. Rechts: Apollo 17 Geologe Harrison "Jack" Schmitt sammelt etwas sauerstoffreiches Mondgestein und Erdboden auf. "Alles was man tun muss, ist das Zeug zu verdampfen," sagt Eric Cardiff von NASA's Goddard Space Flight Center. Er leitet eines von mehreren Teams, die Wege entwickeln um Astronauten auf Mond und Mars den benötigten Sauerstoff zur Verfügunzu stellen. (Siehe auch Vision for Space Exploration.) Mondboden ist reich an Oxiden. Das häufigste ist Silizium Dioxid (SiO2), "wie Sand," sagt Cardiff. Auch häufig sind die Oxide des Kalziums (CaO), Eisens (FeO) und Magnesiums (MgO). Addiert man all die O´s: 43% der Masse des Mondbodens ist Sauerstoff.
Cardiff arbeitet an einer Technik, welche das Erdreich des Mondes erhitzt bis es Sauerstoff freisetzt. "Es ist eine einfache Sache der Chemie," erklärt er. "Jedes Material zerfällt in seine Atome wenn man es stark genug aufheizt." Die Technik wird Vakuum-Pyrolisis genant -- pyro bedeutet "Feuer", lysis bedeutet "zu trennen." "Eine Zahl von Faktoren macht die Pyrolisis attraktiver als andere Techniken," erklärt Cardiff. "Sie benötigt kein Material, dass man von der Erde mitbringen muss und man muss nach keinem bestimmten Material graben." Einfach einsammeln was auf dem Boden liegt und es erhitzen. In einem Beweis benutzten Cardiff und sein Team eine Linse um Sonnenlicht zu bündeln und in eine Vakuumkammer zu leiten, wobei sie 10 Gramm simulierten Mondbodens auf etwa 2.500 Grad Celsius erhitzten. Die Testproben beinhalteten Ilmenit und Minnesota Material, oder MLS-1a. Ilmenite ist ein Eisen/Titan Erz, welches auf Mond und Erde vorkommt. MLS-1a wird aus Milliarden Jahre altem Bassalt gewonnen, den man am Nordufer des Lake Superior findet und mit Glaspartikln vermischt um die Zusamensetzung des Mondbodens zu simulieren. Echter Mondboden ist derzeit noch zu teuer für solche Art der Forschung.
Oben: Eine Linse fokussiert Sonnenlicht in eine Vakuumkammer hinein, gefüllt mit simuliertem Mondstaub, und produziert so Sauerstoff und "Asche." [Größeres Bild] Bei ihren Test wurden "bis zu 20% des Materials zu freiem Sauerstoff umgewandelt," schätzt Cardiff. Was übrig bleibt ist "Asche", ein oft glasiges Material mit niedrigem Sauerstoff- und hohem Metallanteil. Cardiff arbeitet mit Kollegen an NASA's Langley Research Center zusammen um herauszuinden wie man die Asche in nützliche Dinge umformen kann, wie z.B. Strahlenschilde, Bausteine, Ersatzteile oder Strassenbelag. Der nächste Schritt: Steigerung der Effizienz. "Im Mai werden wir Tests mit niedrigeren Temperaturen durchführen, bei größeren Vakuums." Im größeren Vakuum, erklärt er, kann man Sauerstoff mit weniger Energieeinsatz extrahieren. Cardiff's erster Test fand bei 1/1.000 Torr statt. Das ist 760.000 Mal dünner als der Druck auf der Erde (760 Torr). Bei einem Millionstel eines Torr -- noch 1.000 Mal dünner -- "werden die benötigten Temperaturen signifikant niedriger sein."
Cardiff ist nicht alleine bei seiner Suche. Ein Team, geleitet von Mark Berggren von Pioneer Astronautics in Lakewood, CO, arbeitet an einem System, welches Sauerstoff erntet indem es Mondboden Kohlenmonoid aussetzt. Bei einer Demonstration extrahierten sie 15 kg Sauerstoff aus 100 kg Material -- eine Effizienz, vergleichbar mit Cardiff's Pyrolyse Technik: Mehr. D.L. Grimmett von Pratt & Whitney Rocketdyne in Canoga Park, CA, arbeitet an Magma Elektrolyse. Er schmilzt MLS-1 bei etwa 1.400 Grad Celsius, so dass es sich verhält wie Magma aus einem Vulkan und benutzt eine elektrische Ladung um Sauerstoff freizusetzen. Mehr. Schlussendlich fördern die NASA und das Florida Space Research Institute, durch NASA's Centennial Challenge, MoonROx, die Moon Regolith Oxygen competition. Ein Preis von $250.000 geht an das Team, welches es schafft 5 kg atembaren Sauerstoff aus JSC-1, innerhalb von 8 Stunden zu gewinnen. Der Wettbewerb endet am 1. Juni 2008. Die Herausforderung auf anderen Planeten zu leben wird Generationen andauern. Haben Sie irgendwelche heißen Ideen? Diesen Artikel weiterempfehlen Author: Dave Dooling | Production Editor: Dr. Tony Phillips | Credit: Science@NASA
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