Wie sich herausstellte, kann es leicht verwendet werden, um Kraftstoff und Oxidationsmittel aus der Atmosphäre des Roten Planeten zu gewinnen.
Wissenschaftler aus Portugal und Frankreich untersuchten die Effizienz der Zersetzung von Kohlendioxid in Kohlenmonoxid und Sauerstoff unter Marsbedingungen und stellten fest, dass diese signifikant höher sein würde als auf der Erde. Selbst ein Gerät mit relativ geringem Stromverbrauch, das kaltes Plasma (etwa Raumtemperatur) verwendet, kann große Mengen Sauerstoff direkt aus der Atmosphäre des vierten Planeten erhalten. Der entsprechende Artikel wurde in Plasma Sources Science and Technology veröffentlicht.
Kaltes Plasma ist wie gewöhnliches Plasma ein mit Ionen und Elektronen gesättigtes ionisiertes Gas. Die Temperatur von Elektronen in "kaltem" Plasma ist viel höher als die Temperatur von Ionen, da der Energieaustausch zwischen diesen beiden Arten von Partikeln oft schwierig ist. In diesem Fall bedeutet kaltes Plasma ein teilweise ionisiertes Gas mit einem Anteil geladener Teilchen von etwa einem Prozent ihrer Gesamtzahl. Die Temperatur eines solchen Plasmas liegt in der Regel nahe an der Raumtemperatur, was die Handhabung sicher macht, und seine Erzeugung erfordert nur eine geringe Energiemenge.
Die Autoren der neuen Arbeit stellen fest, dass sie bereits versucht haben, kaltes Plasma zu verwenden, um chemische Reaktionen unter terrestrischen Bedingungen zu beschleunigen. Es wurde unter anderem verwendet, um Kohlendioxid in Kohlenmonoxid und Sauerstoff zu zersetzen. Es ist jedoch auf der Erde nicht sehr effektiv. Das durch dieses Verfahren zur Zersetzung von CO2 aufgrund der relativ hohen Temperatur der terrestrischen Laboratorien erzeugte Kohlenmonoxid wurde sofort wieder zu Kohlendioxid oxidiert, was den Ansatz unpraktisch machte. Die Forscher führten jedoch Berechnungen durch, die zeigten, dass dieser Faktor bei einer viel niedrigeren Mars-Temperatur und einem viel niedrigeren Mars-Druck vernachlässigbar ist.
Der Druck der Atmosphäre auf dem Mars ist 160-mal niedriger als der der Erde, und die durchschnittliche Temperatur liegt unter -50 Grad Celsius. Dies bedeutet, dass die Reoxidation des erzeugten Kohlenmonoxids mit dem freigesetzten freien Sauerstoff unter solchen Bedingungen lange dauern wird. Dadurch können die beiden Gase getrennt und in separate Lagertanks gepumpt werden.
Die Autoren betonen, dass ihre Methode viel wirtschaftlicher ist als die zuvor vorgeschlagene, bei der Maschinen auf dem Mars Kohlenmonoxid und Sauerstoff aus Kohlendioxid durch Erhitzen über tausend Grad erhalten sollten. Das Erhitzen auf einem kalten Planeten ist im Gegensatz zu kaltem Plasma unweigerlich energieintensiv.
Die Forscher schlagen vor, die Zersetzung von CO2 zur Herstellung von Raketentreibstoff aus einem Gemisch aus Kohlenmonoxid und Sauerstoff zu verwenden. Mit seiner Hilfe beträgt der spezifische Impuls des Strahltriebwerks ungefähr 270 Sekunden. Dies ist zwar nicht viel, erfordert jedoch nicht die Lieferung von Raketentreibstoff und Oxidationsmittel zum Mars für den Rückflug. Damit die neue Methode unter den Bedingungen des Roten Planeten funktioniert, reicht ein kompaktes Kraftwerk mit einer Leistung von 100 Watt und mehr aus. Dies bedeutet, dass selbst ein kleiner Apparat vom Typ Curiosity dort ziemlich viel Sauerstoff produzieren kann.
Eine alternative Methode zur Erzeugung von Sauerstoff und Raketentreibstoff auf dem Roten Planeten kann die Wasserelektrolyse sein. Dazu muss man jedoch feststellen, dass das Wasser dort (in Form von Eis) nur in den Polkappen und gefrorenen Gewässern konzentriert ist, die mit Metern Mars-Regolith bestreut sind. Daher ist die neue Plasmamethode zur Erzeugung von Sauerstoff zumindest als Sicherheitsnetz oder für Arbeiten in Regionen des Planeten fernab von Wassereis interessant.
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IVAN ORTEGA
