Forscher, angeführt von einem ehemaligen NASA-Cheftechnologen, hoffen, einen Satelliten zu starten, der mit Wasser als Brennstoffquelle betrieben wird. Die Gruppe der Cornell University und Mason Peck möchten, dass ihr Gerät die ersten CubeSats (dies sind kleine Satelliten von der Größe eines Schuhkartons) sind, die den Mond umkreisen und gleichzeitig das Potenzial von Wasser als Treibstoffquelle für ein Raumschiff demonstrieren. Diese sichere und stabile Substanz ist sogar im Weltraum weit verbreitet und könnte auf der Erde noch weiter verbreitet sein, da wir nach einer Alternative zu fossilen Brennstoffen suchen.
Bis wir einen Warpantrieb oder ein anderes futuristisches Antriebssystem entwickeln, wird unsere Raumfahrt wahrscheinlich stark von Raketen abhängen, die denselben Treibstoff verwenden, der heute üblich ist. Sie arbeiten, indem sie Gas auf der Rückseite des Geräts verbrennen, und werden aufgrund der Gesetze der Physik vorwärtsgeschoben. Solche Antriebssysteme für Satelliten müssen leicht sein und viel Energie auf kleinem Raum (mit hoher Energiedichte) transportieren, um die Vorrichtung über viele Jahre oder sogar Jahrzehnte kontinuierlich im Orbit zu halten.
Das erste Anliegen ist die Sicherheit. Die Verpackung von Energie in kleinen Mengen und Massen in Form von Treibstoff bedeutet, dass selbst das geringste Problem katastrophale Folgen haben wird, wie wir es bei der jüngsten Explosion der SpaceX-Rakete gesehen haben. Wenn Satelliten mit instabilem Treibstoff an Bord in die Umlaufbahn gebracht werden, kann dies zu einer Katastrophe für teure Geräte und möglicherweise sogar noch schlimmer für das menschliche Leben führen.
Wasser kann uns helfen, dieses Problem zu umgehen, da es im Wesentlichen ein Energieträger und kein Kraftstoff ist. Die Gruppe der Cornell University plant nicht, Wasser als Brennstoff zu verwenden, sondern Strom aus Sonnenkollektoren zu verwenden, um Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff aufzuspalten und als Brennstoff zu verwenden. Diese beiden Gase verbinden sich und werden zu einem explosiven Gemisch, wodurch die beim Spalten von Wasser aufgewendete Energie realisiert werden kann. Die Verbrennung dieser Gase kann je nach Ziel verwendet werden, um den Satelliten vorwärts zu bewegen, zu beschleunigen oder seine Position in der Umlaufbahn zu ändern.
Solarzellen sind sehr zuverlässig und haben keine beweglichen Teile. Sie eignen sich daher ideal für die Schwerelosigkeit und extreme Weltraumumgebungen, um aus Sonnenlicht Strom zu erzeugen. Traditionell wird diese Energie in Batterien gespeichert, aber Cornell-Wissenschaftler möchten damit Wasser an Bord abbauen.
Das vorgeschlagene Verfahren - bekannt als Elektrolyse - beinhaltet das Leiten von Strom durch Wasser, das normalerweise etwas löslichen Elektrolyten enthält. Der Strom zerlegt Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff, die an zwei Elektroden - an Anode und Kathode - getrennt freigesetzt werden. Auf der Erde trennt die Schwerkraft diese Gase und sie können verwendet werden. In der Schwerelosigkeit benötigt der Satellit jedoch Zentrifugalkräfte aus der Rotation, um Gase von der Lösung zu trennen.
Die Elektrolyse wurde bereits in der Vergangenheit im Weltraum eingesetzt, um bemannte Weltraummissionen mit Sauerstoff zu versorgen und keine Hochdrucksauerstofftanks beispielsweise auf der Internationalen Raumstation aufzunehmen. Aber anstatt Wasser als Fracht auf einer Rakete ins All zu schicken, könnten wir es eines Tages auf dem Mond oder auf Asteroiden abbauen. Wenn sich dieser neue Ansatz zur Verwendung von Wasserstoff und Sauerstoff als Satellitentreibstoff als erfolgreich erweist, könnten wir eine fertige Quelle dafür im Weltraum haben. Dieser Ansatz könnte auf die Stromversorgung des Raumfahrzeugs der Zukunft angewendet werden.
Wie so oft führen Entwicklungen in der Weltraumtechnologie zu Ideen, die auf der Erde angewendet werden können, insbesondere bei der Lösung bedeutender Energieprobleme. Strom ist wirklich schwer zu speichern, und da die Nachfrage nach Strom steigt, brauchen wir Durchbrüche. Wind- und Solarparks sind nicht die effizientesten Formen erneuerbarer Energien, nicht wegen Problemen bei der Energieerzeugung, sondern weil wir mit dieser Energie oft nichts Nützliches anfangen können. Stromnetze fallen in Zeiten hoher Erzeugung und geringen Energiebedarfs aus.
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Vielleicht hilft es uns, überschüssigen Strom zu verwenden, um Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff aufzuspalten. Dann können Sie Wasserstoffvorräte herstellen und bei Bedarf mit Sauerstoff aus der Atmosphäre kombinieren.
ILYA KHEL
