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Coole künftige Missionen dank gefrorenem CO2 auf dem Mond

Eisvorkommen auf dem Mond, die möglicherweise gefrorenes Kohlendioxid enthalten, könnten vor Ort Raketentreibstoff und mehr liefern.

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Obwohl die NASA die erste bemannte Artemis-Landung weiterhin verschiebt, bleibt nicht viel Zeit, um die Raumanzüge zu entwickeln, ganz zu schweigen von der Frage danach, ob der Mond über genügend Ressourcen verfügt.

Eine Mission außerhalb des Planeten braucht möglichst leichte Nutzlast - und wenn man dort etwas findet, das unsere Präsenz über einen längeren Zeitraum aufrechterhalten kann, ist es nicht nötig, es von der Erde dorthin zu transportieren. Das Problem ist, ob etwas, von dem man nur vermutet, dass es existiert, auch wirklich vorhanden ist. Früher glaubte man lediglich, dass sich im Schatten des Mondes Eisreservoire aus Kohlendioxid verbergen. Wie sich herausgestellt hat, gibt es sie tatsächlich, und sie könnten CO2 als potenziellen Treibstoff für eine Mission enthalten.

Forscher Norbert Schorghofer und seine Kollegen haben endlich einen Durchbruch errungen und bewiesen, dass es auf dem Mond tatsächlich solche Eisvorkommen gibt. Ob sie tatsächlich gefrorenes CO2 enthalten, ist noch ungewiss, aber falls ja, könnte es für alles Mögliche verwendet werden: Vom Raketentreibstoff bis hin als Energiequelle zur Unterstützung menschlicher Infrastrukturen. Schorghofer leitete eine Studie, die kürzlich in der Zeitschrift Geophysical Research Letters veröffentlicht wurde.

»Wir konnten nachweisen, dass es CO2-Eisvorkommen gibt, indem wir Langzeituntersuchungen der Oberflächentemperatur durchgeführt haben«, erklärte er gegenüber SYFY. »Die Höchsttemperaturen halten nur für eine kurze Zeit während des Finsternisjahres an, daher ist ihre ausschließliche Einbeziehung eine zu pessimistische Einschätzung.«

Das Finsternisjahr ist die Zeitspanne, die die Sonne (zumindest von der Erde aus gesehen) benötigt, um einen ganzen Umlauf zu vollenden, und zwar im Verhältnis zu der Stelle, an der die Mondbahn in die Ekliptik der Erde, die Ebene der Sonnenbahn unseres Planeten, eintritt. Mondfinsternisse treten immer dann auf, wenn der Mond diese Ebene durchquert.

Die allgemeine Oberflächentemperatur des Mondes hat dazu beigetragen, dass die Wissenschaftler Eisreservoire besser aufspüren können. Bisher war es bekanntermaßen schwierig, diese nachzuweisen, da zum Gefrieren von CO2 die niedrigstmöglichen Oberflächentemperaturen erforderlich sind und die Messung von Extremen überaus schwierig sein kann.

Noch frustrierender war bisher, dass nur die höchsten Temperaturen an einer bestimmten Stelle berücksichtigt wurden, um festzustellen, ob es dort ein Eisvorkommen geben könnte oder nicht. Wenn die Höchsttemperatur unter -215 Grad Celsius lag, wurde davon ausgegangen, dass dort ein solches vorhanden sei. Das Problem bei dieser Methode ist, dass sie kaum ein Gebiet abdeckt. Eine andere Methode, die sich als ebenso unzuverlässig erwies, waren Computermodelle, da sie nicht mit echten Daten gefüttert werden konnten, ohne die deren Temperatureinschätzung zu gering ausfiel.

»Dies mag wie eine einfache Verbesserung der Datenanalyse erscheinen, aber es bedeutet, dass wir einen viel größeren Datensatz verarbeiten können«, so Schorghofer. »Der Mondboden enthält nur Spuren von Kohlenstoff, und gefrorenes CO2 ist wichtig, weil Kohlenstoff für viele Funktionen während einer Mission benötigt wird.«

Obwohl der Mond ansonsten tot ist, könnte man eine erstaunliche Anzahl an Funktionen ausführen, wenn man tatsächlich dort Kohlenstoff findet. Einige SpaceX-Raketentriebwerke verwenden einen als Methalox bekannten Treibstoff. Dieser besteht aus Methan (CH4) und flüssigem molekularem Sauerstoff (O2). Wasserstoff kann aus Wassereis gewonnen werden, von dem wir definitiv wissen, dass es auf dem Mond vorkommt, und der Sauerstoff aus dem Mondregolith, aber die Möglichkeit von gefrorenem Kohlenstoff könnte bedeuten, dass man genau dort große Mengen an Raketentreibstoff herstellen könnte.

Nicht zu vergessen, dass auch alle Lebensmittel Kohlenstoff benötigen: Um sie anbauen zu können, muss man ihnen Leben einhauchen.

Auch die Herstellung von Stahl und Kohlenstofffasern auf dem Mond werden von einigen Unternehmen in Betracht gezogen. Stahl ist eine Legierung aus Eisen und Kohlenstoff, die durch letzteren noch härter wird. Einige Raketenbauteile werden aus Stahl hergestellt. Kohlenstofffasern sind stark genug, um Stahl zu ersetzen, je nachdem, wofür man sie verwenden will, und wenn sie für Flugzeuge geeignet sind, können sie möglicherweise auch in Raketen verbaut werden.

Die Herstellung von Biomaterialien ist ein weiteres mögliches Einsatzgebiet für Kohlenstoff: Wenn man einen Lebensraum auf der Basis von Pilzen bauen will, braucht dieser Nährstoffe, und Kohlenstoff ist ein Bestandteil dieser Nährstoffe...ein klarer Fall.

Flüchtige organische Stoffe auf dem Mond - Substanzen, die Kohlenstoff enthalten und schnell verdampfen - wie CO2 könnten uns ferner mehr über die Ursprünge des Sonnensystems verraten.

»Wenn wir CO2-Eis finden, ist auch zu erwarten, dass wir noch mehrere andere chemische Stoffe entdecken, die in der Kälte eingeschlossen sind (H2O, SO2, NH3)«, sagt Schorghofer. »Das Verhältnis ihrer Häufigkeiten wird uns viel darüber verraten, ob sie von Kometen, Meteoriten, Vulkanen oder anderswoher stammen.«

Als nächstes muss Schorghofers Team nachweisen, dass in diesen Eisreservoiren tatsächlich gefrorenes Kohlendioxid vorhanden ist. Wenn das der Fall ist, könnten einige wirklich coole Dinge möglich werden, wenn die erste Artemis-Besatzung endlich aufsetzt.

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Dieser Artikel wurde von Thorsten Walch von Moin Moin Medien im Auftrag von SYFY.de übersetzt und gekürzt.

Der Originalartikel stammt von SYFY.com und wurde von Elizabeth Rayne geschrieben.