Erklärt: Wie hat die Perseverance-Mission der NASA Sauerstoff auf dem Mars produziert?

Auf dem Mars macht Kohlendioxid etwa 96% des Gases in der Atmosphäre des Planeten aus. Sauerstoff macht nur 0,13% aus, verglichen mit 21% in der Erdatmosphäre. Wie ein Baum auf der Erde atmet MOXIE Kohlendioxid ein und atmet Sauerstoff aus.

Der Perseverance Rover der NASA ist am 18. Februar dieses Jahres erfolgreich auf der Marsoberfläche gelandet. (Bildquelle: NASA über AP)

Seit dem Erreichen der Marsoberfläche im Februar hat die Perseverance-Mission der NASA Bewunderung für die Errungenschaften erlangt, die nur in der Science-Fiction für möglich gehalten wurden, wie zum Beispiel das Fliegen eines Hubschraubers dort, was sie diese Woche tat. Der bahnbrechende Mars-Rover hat seiner Kappe jetzt eine weitere Feder hinzugefügt.

Die US-Raumfahrtbehörde hat am Dienstag bekannt gegeben, dass ein Gerät an Bord des Rovers zum ersten Mal Sauerstoff aus der dünnen Marsatmosphäre produzieren konnte – eine Entwicklung, die die wissenschaftliche Gemeinschaft bejubelt, da sie Hoffnung für zukünftige bemannte Missionen verspricht, die können sich auf diese Technologie verlassen, damit Astronauten atmen und zur Erde zurückkehren.

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Wie hat Perseverance Sauerstoff auf dem Mars produziert?

Bei seiner ersten Operation seit der Ankunft auf dem Roten Planeten produzierte das Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment (MOXIE) 5 Gramm Sauerstoff aus Kohlendioxid in der Marsatmosphäre, genug für einen Astronauten, um 10 Minuten lang zu atmen.

Auf dem Mars macht Kohlendioxid etwa 96% des Gases in der Atmosphäre des Planeten aus. Sauerstoff macht nur 0,13% aus, verglichen mit 21% in der Erdatmosphäre. Wie ein Baum auf der Erde atmet MOXIE Kohlendioxid ein und atmet Sauerstoff aus.

Um Sauerstoff zu produzieren, trennt MOXIE Sauerstoffatome von Kohlendioxidmolekülen. Dabei nutzt es Wärme mit einer Temperatur von rund 800 Grad Celsius und produziert dabei auch Kohlenmonoxid als Abfallprodukt, das es in die Marsatmosphäre freisetzt.

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MOXIE ist ein Technologiedemonstrator, der bis zu 10 Gramm Sauerstoff pro Stunde erzeugt und im Perseverance-Rover platziert wird. Es hat die Größe einer Autobatterie und wiegt 17,1 kg auf der Erde, aber nur 6,41 kg auf dem Mars.

Bei seinem ersten erfolgreichen Lauf konnte MOXIE zeigen, dass es seinen Start von der Erde, eine fast siebenmonatige Reise durch den Weltraum und die Landung auf der Marsoberfläche mit Beharrlichkeit überstanden hat. In den nächsten zwei Jahren wird MOXIE voraussichtlich neun weitere Male Sauerstoff extrahieren.

MOXIE ist nur ein Testmodell. Künftige Sauerstoffgeneratoren, die von seiner Technologie abstammen, müssen etwa 100-mal größer sein, um bemannte Missionen auf dem Mars zu unterstützen.

Aber warum ist die Sauerstoffproduktion auf dem Roten Planeten so wichtig?

Eine beträchtliche Menge Sauerstoff auf dem Mars ist für bemannte Missionen, die dorthin gehen sollen, unerlässlich – nicht nur zum Atmen der Astronauten, sondern auch für Raketen, die als Treibstoff verwendet werden, wenn sie zur Erde zurückkehren.

Laut der NASA-Pressemitteilung würde eine zukünftige Mission für den Start von vier Astronauten vom Mars etwa 7 Tonnen Raketentreibstoff und 25 Tonnen Sauerstoff benötigen – etwa das Gewicht eines ganzen Space Shuttles. Im Gegensatz dazu würden Astronauten, die auf dem Mars leben und arbeiten, viel weniger Sauerstoff zum Atmen benötigen, vielleicht etwa eine Tonne.

Wissenschaftler glauben, dass es eine enorme Herausforderung sein wird, die 25 Tonnen Sauerstoff für den Rückweg von der Erde zum Mars zu transportieren, und ihre Arbeit würde sich erheblich erleichtern, wenn der verflüssigte Sauerstoff auf dem Roten Planeten hergestellt werden kann. Hier kommt die Rolle von MOXIE ins Spiel.

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Wenn wir Menschen zum Mars schicken, wollen wir, dass sie sicher zurückkehren, und dafür brauchen sie eine Rakete, um den Planeten abzuheben. Flüssigsauerstoff-Treibmittel ist etwas, das wir dort herstellen können und nicht mitbringen müssen. Eine Idee wäre, einen leeren Sauerstofftank mitzubringen und ihn auf dem Mars aufzufüllen, sagte Michael Hecht, leitender Ermittler von MOXIE.

Die NASA hofft, einen größeren technologischen Nachkommen des experimentellen MOXIE zu bauen, der diese Aufgabe übernehmen kann. Ein solcher 1-Tonnen-Sauerstoffkonverter wäre viel wirtschaftlicher und praktischer, als 25 Tonnen Sauerstoff zum Mars zu bringen, argumentiert die Agentur.

Jim Reuter, stellvertretender Administrator des Space Technology Mission Directorate (STMD) der NASA, nannte die Leistung von MOXIE einen entscheidenden ersten Schritt bei der Umwandlung von Kohlendioxid in Sauerstoff auf dem Mars.

MOXIE hat noch mehr zu tun, aber die Ergebnisse dieser Technologiedemonstration sind vielversprechend, da wir uns unserem Ziel nähern, eines Tages Menschen auf dem Mars zu sehen. Sauerstoff ist nicht nur das, was wir atmen. Raketentreibstoff ist auf Sauerstoff angewiesen, und zukünftige Entdecker werden darauf angewiesen sein, Treibstoff auf dem Mars zu produzieren, um die Heimreise anzutreten.

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