Künftige Astronauten, die eine zeitlang auf dem Mond leben sollen, brauchen Wasser. Die Basic Needs: Wasser zum Trinken, aber auch als Treibstoff-Grundlage.
Wie man das aus Regolith (= dem Mondgestein) gewinnt, das untersuchten Wissenschaftler des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) erfolgreich.
Wasser marsch!
Ziel des Forschungsprojektes LUWEX1 war es, ein Verfahren zu entwickeln, das mindestens eine halben Liter Wasser aus künstlich auf der Erde hergestelltem Regolith zu gewinnen. Echtes Mondgestein auf der Erde ist kostbar, also simuliert man es.
Eishaltiger Mondstaub war die Basis. Die Wissenschaftler konnten fast 65 Prozent des Wassers aus dem simulierten Mondgestein extrahieren und aufbereiten. In mehreren Experiment-Durchläufen wurde so insgesamt mehr als drei Liter sauberes Wasser produziert.
Wie entstand der künstliche Regolith?
In der Thermalvakuumkammer des CoPhyLab (Comet Physics Laboratory) der TU Braunschweig mischte das Projektteam selbst hergestelltes Eis und synthetisches Mondregolith zu einem Staub-Eis-Simulanten. Daraus konnte dann in der Thermalvakuumkammer das Wasser extrahiert werden.
Für das Eis wird ein Nebel aus sehr feinen Wassertröpfchen in flüssigem Stickstoff schockgefroren. So entstehen einzelne runde Wassereisteilchen mit einem Radius von 2,4 Mikrometern, was etwa einem Zwanzigstel eines menschlichen Haares entspricht. Anschließend werden diese mit dem Mondregolith vermischt.
Die Extraktion des Wassers
Der Mondeis-Simulant kommt dann in das vom DLR entwickelte Wasser-Extraktionssystem. Dieses befindet sich innerhalb einer Thermalvakuumkammer mit Mond-ähnlichen Bedingungen.
Anschließend wird die restliche Atmosphäre abgepumpt und der Simulant erwärmt und gerührt, um die Wärme gleichmäßig zu verteilen. Durch den niedrigen Druck verflüssigt sich das Eis nicht, sondern wandelt sich direkt in Wasserdampf um.
Dieses Gas sammelt sich an Kupferrohren, die mit flüssigem Stickstoff auf minus 150 Grad Celsius gekühlt sind. Dort kondensiert das Gas wieder zu Eis. Auf diese Weise erfolgt die Trennung von Eis und Mondregolith.
Hat sich genug Eis an den Kupferrohren gesammelt hat, werden diese erwärmt und das Eis rutscht nach unten, wo es sich zu Wasser verflüssigt. Zum Abschluss des Versuchs wird das Wasser aufbereitet und seine Qualität überprüft.
Unterschiedliche Proben
Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler testeten verschiedene Proben mit unterschiedlichen Anteilen von Mondregolith und Eis, um die optimalen Prozessparameter für die Wasserextraktion zu identifizieren. So soll auf dem Mond mit minimaler Energie maximal viel Wasser gewonnen werden können.
Zu untersuchen war dabei, welche Temperatur und Rührgeschwindigkeit dafür am besten geeignet sind. Sensoren maßen die Wasserqualität und die Proben wurden im Labor genauer analysiert und aufbereitet.
Quelle und alle Bilder © DLR (außer Introbild = hkl + KI)
- Validation of Lunar Water Extraction and Purification Technologies for In-Situ Propellant and Consumables Production) ↩︎
