Die Bergleute des Mondes waren diese Woche besonders erfreut, als Wissenschaftler sagten, sie hätten überzeugende Beweise für Wassereis auf der Mondoberfläche gefunden. Es gibt dort viel mehr Eis als wir dachten, und jetzt wissen wir genau, wo es liegt. Dies kann die zukünftige Wassergewinnung erheblich vereinfachen.
Lange vor dieser Entdeckung versuchten Wissenschaftler, Wasser zu finden, das sich auf der Mondoberfläche verstecken könnte. Es ist eine Ressource, die für zukünftige Langzeitmissionen zum Mond unglaublich wertvoll sein wird, da Wasser für das Leben hier auf der Erde unerlässlich ist. Es kann im Mondlebensraum recycelt oder zum Trinken oder Baden verwendet werden. Mit seiner Hilfe wäre es auch möglich, die Pflanzen anzubauen, die für die Ernährung zukünftiger Mondbewohner erforderlich sind.
Die vielleicht größte und unmittelbarste Verwendung für Mondwasser ist Raketentreibstoff. Die Hauptkomponenten von Wasser - Wasserstoff und Sauerstoff - sind zwei der wichtigsten Materialien für Raketentreibstoff. Und wenn Sie Raketentreibstoff aus Wasser auf dem Mond herstellen, wäre es großartig, Geld für ehrgeizige Missionen im Weltraum zu sparen. Raketen, die die Erde verlassen, müssen vorerst den gesamten Treibstoff mit sich führen, den sie benötigen. Mit Mondeis könnten Raketen im Weltraum betankt werden und für weniger Geld weiter entfernte Orte erreichen.
Ist Wasser besser als Öl?
„Die Idee ist, für bestimmte Produkte - insbesondere für Wasser als Kraftstoff - eine Art Off-Earth-Lieferkette zu schaffen, um den Übergang von einem Körper zum anderen im Weltraum zu erleichtern“, sagt Julie Brisset. Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Florida Space Institute.
Etwas ins All zu liefern ist immer teuer. Wenn Sie möchten, dass Ihr Satellit der Schwerkraft der Erde entkommt, benötigen Sie viel Treibstoff, um in die Umlaufbahn zu gelangen. Tatsächlich stammt der größte Teil des Gewichts, das eine Rakete beim Start trägt, aus Treibstoff. Und je tiefer Sie in den Weltraum vordringen, desto mehr Kraftstoff benötigen Sie. Es wird mehr Energie benötigt, um sich von der Schwerkraft des Planeten zu lösen. Missionen in den Weltraum werden daher immer teurer, da eine große Rakete und viel Treibstoff benötigt werden.
Aber was wäre, wenn Sie anstelle von Treibstoff auf der Erde den Tank mit Treibstoff füllen könnten, der sich bereits im Weltraum befindet? Dann würden Missionen in den Weltraum so banal werden wie Reisen von einer Stadt in eine andere. "Stellen Sie sich vor, Sie müssten aus Denver raus und es wären keine Tankstellen unterwegs und Sie müssten Benzin bis nach New York transportieren", sagt George Sowers, Professor an der Colorado School of Mines und ehemaliger Vizepräsident von United Launch. Allianz. „Das alles bekommt man definitiv nicht im Auto. Wir müssen einen Anhänger nehmen. " Deshalb ist die Idee der Mondentwicklung für den Geist so aufregend. Wasser auf dem Mond könnte abgebaut, in Raketentreibstoff zerlegt und entweder in die Umlaufbahn des Mondes oder in die Erdumlaufbahn transportiert werden. Raketen müssen nicht groß sein, um den gesamten Treibstoff mit sich zu führen. Sie konnten einfach an einer Tankstelle andocken und für lange Reisen tanken.
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Der Transport von Treibstoff vom Mond zu anderen Orten im Weltraum ist viel billiger als der Transport von der Erde. Auf dem Mond ein Sechstel der Schwerkraft der Erde, was bedeutet, dass weniger Energie benötigt wird, um von der Oberfläche zu gelangen. Sowers analysierte kürzlich die Kosten für den Transport von Mondbrennstoff zu verschiedenen Orten im Weltraum. Die Lieferung von Mondwasser in die Erdumlaufbahn ist beispielsweise billiger als die Übertragung von der Erde, obwohl unser Planet näher ist. „Wenn Sie diesen Kraftstoff in einer erdnahen Umlaufbahn verwenden, beträgt die Einsparung 20 bis 30 Prozent, wenn Sie Mondkraftstoff anstelle von Erdbrennstoff verwenden“, sagt Sowers.
Wissenschaftler haben jahrzehntelang davon geträumt, Mondwasser in Raketentreibstoff umzuwandeln, seit Beweise für die Eignung der Mondpole für die Entwicklung von Eis aufgetaucht sind. 1994 zeigte eine gemeinsame Studie der NASA und des US-Militärs namens Clementine, dass Wasser in Kratern an den Mondpolen vorhanden ist. Diese Orte sehen niemals das Licht der Sonne und erreichen niemals Temperaturen über -250 Grad Fahrenheit. Mehrere Missionen zum Mond haben seitdem bestätigt, dass sich möglicherweise Wasser in der Gegend befindet. 2009 ließ die NASA das LCROSS-Raumschiff in einen Krater am Südpol des Mondes fallen, um zu sehen, welche Materialien der Aufprall ausstoßen würde. Es wurde gefunden, dass die Entladung 5% Wasser betrug.
Eine in dieser Woche in PNAS veröffentlichte Studie zeigt jedoch, dass einige Bereiche des Mondes in Wasser getaucht werden könnten. Wissenschaftler der University of Hawaii und der Brown University analysierten Daten, die von Indiens Raumschiff Chandranayan 1 gesammelt wurden, das 2008 zum Mond segelte. Mit einem der Instrumente des Fahrzeugs konnten sie Eisflächen auf dem Mond durch Messung des Reflexionsvermögens des Wassers abbilden. Sie scannten diese Stellen auch im Infrarotlicht und stellten fest, dass das Wasser die Form von Eis und nicht von Flüssigkeit oder Dampf hatte. Sie bestätigten nicht nur, dass Wassereis auf der Mondoberfläche vorhanden ist, sondern dass einige Gebiete auf der Erde zu 20 bis 30 Prozent aus Eis bestehen. Abhängig davon, wie tief das Eis unter die Oberfläche geht, könnte ermittelt werden, wo die Komponenten für das Treibmittel extrahiert werden.
Ein Treibstoffdepot im erdnahen Orbit eröffnet neue Möglichkeiten für Missionen im Weltraum. Zum Beispiel könnte man einen Weltraumschlepper bauen - eine Rakete, die im Weltraum sitzt, immer wieder tankt und die Satelliten zum gewünschten Ziel bringt. Jetzt verbringen Satelliten, die in eine hohe Umlaufbahn gebracht werden, sechs Monate bis ein Jahr damit, mit Bordmotoren langsam höher zu steigen. Während dieser Zeit können sie ihren Job nicht machen und bringen kein Geld mit. Mit einem Weltraumschlepper könnten Satelliten jedoch mit kleinen Raketen in niedrigeren Umlaufbahnen eingesetzt und dann vom Weltraumschlepper verwendet werden, um die Satelliten in nur wenigen Tagen in die gewünschte Umlaufbahn zu bringen. Dies würde den Satellitenbetreibern Geld sparen: Sie müssten keine große Rakete starten, um ihre Fracht ins All zu bringen.und sie hätten mehr Zeit gehabt, mit ihrem Begleiter zu arbeiten.
Also ja, Mondwasser ist kühl wie Treibstoff, aber es wird nicht einfach sein, es abzubauen. Zunächst müssen Sie eine umfassende Aufklärung durchführen. Dank der PNAS-Studie haben Wissenschaftler im Wesentlichen eine Karte erstellt, die zeigt, wo an den Mondpolen nach den saftigsten Bereichen des Wassereises gesucht werden muss. Der nächste Schritt besteht darin, die Landemodule und Rover zu senden, um die besten Standorte zu finden. Wissenschaftler wissen noch nicht, ob das Eis in Form von mit Eis gemischtem Matsch oder in Form von festen Blöcken vorliegt, die mit anderem Oberflächenmaterial gemischt sind. „Wir wissen, wie man Extraktionsgeräte konstruiert. Wir wissen einfach nicht, welche Ausrüstung wir verwenden sollen “, sagt Metzger.
Eine Idee ist, den Mondboden mit einem Bagger auszugraben, der Material an einen Verarbeiter sendet. Der Prozessor trennt das Eis während des Erhitzungsprozesses vom Boden und zerlegt das Wasser mit Strom in Grundbestandteile. Ein Teil des entstehenden Kraftstoffs wird dann verwendet, um den Rest des Wassers vom Mond in einem Fahrzeug zum Kraftstoffdepot zu leiten.
Das alles wird natürlich teuer. „Auf eine Kostenanalyse kommt es an“, sagt Metzger. "Ist es billiger, Raketentreibstoff von der Erde aus zu starten, oder ist es billiger, Ausrüstung einmal in den Weltraum zu starten und diese Ausrüstung dann zu warten und damit kontinuierlich Raketentreibstoff im Weltraum zu erzeugen?" Basierend auf einer Analyse von Metzger, Brissé und Sowers kamen sie zu dem Schluss, dass es zehn Jahre dauern würde, um in den Bergbau auf dem Mond zu investieren, um davon zu profitieren. Da der Mondabbau jedoch ein riskantes Geschäft ist, möchten Risikokapitalgeber möglicherweise nicht aktiv an diesem Geschäft beteiligt sein.
Aus diesem Grund schlägt das Team vor, dass die NASA frühe Bergbauentwicklungen mitfinanziert. Kommerzielle Investoren arbeiten daher eher mit einer seriösen Agentur zusammen, die einen Teil der Kosten tragen kann.
Die NASA wird Investoren keinen Service bieten: Die Weltraumbehörde hat vorgeschlagen, dass bis zu 100 Tonnen Treibstoff pro Jahr benötigt werden könnten, um Raumfahrzeuge zu tanken, die die Mondoberfläche von der Basis verlassen. Wenn all dies von der Erde aus gestartet wird, werden etwa 3,5 Milliarden Dollar pro Jahr benötigt. Einsparungen durch die Erzeugung von Mondbrennstoff werden Missionen zum Mond und zum Mars billiger machen. "Missionen zum Mars wären billiger und alles, was wir außerhalb der Erde tun", sagt Sowers. Zum Beispiel würde die Verwendung von Mondtreibstoff zum Auftanken von Raketen die Kosten für den Flug von der Erde zum Mond um den Faktor drei senken, sagte Sowers. Dies ist wichtig, wenn man bedenkt, dass die NASA im Begriff ist, wieder eine menschliche Mission zum Mond durchzuführen.
Ilya Khel
