Sauerstoff auf dem Mars

Vielleicht wird der Mars eines Tages doch nicht mehr so unbewohnbar sein, wie er es jetzt ist. Hoffnung darauf macht jetzt ein etwa Toaster-großes Instrument, das auf dem Mars-Rover Perseverance installiert ist. Mit dem Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment (MOXIE) ist es den Forschern der amerikanischen Weltraumbehörde NASA gelungen aus der dünnen, kohlendioxidreichen Atmosphäre des Roten Planeten Sauerstoff zu gewinnen. Das ist eine Premiere: Noch nie zuvor wurde Sauerstoff fern von der Erde, im Universum von Menschen erzeugt.

Die Marsatmosphäre besteht zu 96 Prozent aus Kohlendioxid. MOXIE funktioniert, indem Sauerstoffatome von Kohlendioxidmolekülen abgetrennt werden, die aus einem Kohlenstoffatom und zwei Sauerstoffatomen bestehen. Das Abfallprodukt, Kohlenmonoxid, wird in die Marsatmosphäre emittiert.

Der Prozess erfordert eine Temperatur von etwa 800 Grad Celsius. Aus diesem Grund ist MOXIE aus hitzebeständigen Materialien gefertigt. Dazu gehören 3D-gedruckte Teile aus einer Nickellegierung, die die durchströmenden Gase erwärmen und kühlen, sowie ein leichtes Aerogel, das hilft, die Wärme zu halten. Eine dünne Goldbeschichtung auf der Außenseite von MOXIE reflektiert die Infrarotwärme und verhindert so, dass sie nach außen abstrahlt und möglicherweise Teile von Perseverance beschädigt.

Die erste Sauerstoffproduktion von MOXIE bestand aus rund fünf Gramm. Das entspricht etwa zehn Minuten atembaren Sauerstoff für einen Astronauten. MOXIE kann bis zu zehn Gramm Sauerstoff pro Stunde zu erzeugen. Es soll im Laufe eines Marsjahres, das sind fast zwei Jahre auf der Erde, mindestens noch neun Mal Sauerstoff produzieren.

Mit MOXIE könnte ein Stück Science-Fiction Realität werden. Es geht darum, Sauerstoff auf dem Mars in großen Mengen zu isolieren und zu speichern, um Raketen anzutreiben, die Astronauten von der Oberfläche des Planeten transportieren. Solche Geräte könnten natürlich auch Luft für die Astronauten liefern.

„Das ist ein wichtiger Schritt bei der Umwandlung von Kohlendioxid in Sauerstoff auf dem Mars“, sagte Jim Reuter, leitender Wissenschaftler des MOXIE-Experiments. „Die Ergebnisse sind vielversprechend. Wir nähern uns dem Ziel, eines Tages Menschen auf dem Mars zu sehen.“

Um vier Astronauten bei einer künftigen Mission von der Marsoberfläche nach Hause zu bringen, wären etwa sieben Tonnen Raketentreibstoff und 25 Tonnen Sauerstoff erforderlich. Im Gegensatz dazu würden Astronauten, die auf dem Mars leben, viel weniger Sauerstoff zum Atmen benötigen. „Astronauten, die ein Jahr dort verbringen, werden vielleicht eine Tonne verbrauchen“, rechnet Reuter.

Etwa 25 Tonnen Sauerstoff von der Erde zum Mars zu transportieren, ist eine schwere Aufgabe. Der Transport eines Ein-Tonnen-Sauerstoffkonverters, ein leistungsfähigerer Abkömmling von MOXIE, der diese 25 Tonnen produzieren könnte, wäre weitaus wirtschaftlicher.