Magnete könnten das Problem des Sauerstoffs in der Langstrecken-Weltraumfahrt lösen
Die Verwendung von Magneten zur Erzeugung von Sauerstoff in der Schwerelosigkeit wurde von einem Forscherteam der University of Warwick nachgewiesen. Anstatt sperrige Geräte zu verwenden, die für lange Reisen nicht ideal sind, werden die Blasen von Magneten angezogen und bilden einen Ort, an dem sie bei geringer Schwerkraft gesammelt werden können. Das Hauptthema der Forschung ist der Auftrieb. Genauer gesagt, das Fehlen eines natürlichen Auftriebs im Weltraum.
Die Wirkung der Schwerkraft auf Blasen in einer Flüssigkeit unterscheidet sich von der auf der Erde, wo Gasblasen in einer Flüssigkeit durch die Schwerkraft nach oben gehoben werden. In der Mikrogravitation bleiben die Blasen im flüssigen Medium in der Schwebe, im Gegensatz zur Erde, wo sie durch die Schwerkraft nach oben gezogen werden. Um dieses Problem zu umgehen, werden in der Raumstation Zentrifugen eingesetzt, um die Gase zu entfernen. Diese Maschinen sind groß, verbrauchen viel Strom und sind sehr wartungsintensiv.
Die Maschinen sind groß und wartungsintensiv.
Die derzeitige Technologie, wie sie beispielsweise für die Montage eines Sauerstoffgenerators auf der Raumstation verwendet wird, hat sich laut einer NASA-Studie als ungeeignet für Langzeitmissionen wie Reisen zum Mars und darüber hinaus erwiesen. Hier kommt die jüngste Forschung zur Nutzung des Magnetismus ins Spiel, die den Einsatz von Zentrifugen zur Sauerstofferzeugung überflüssig macht. Während der ersten indischen Raumkapselmission experimentierten Wissenschaftler mit magnetischen Trennverfahren im Weltraum. Sie untersuchten, wie Magnete für die Gas-Flüssig-Phasentrennung unter Mikrogravitationsbedingungen in Deutschland eingesetzt werden können, indem sie einen einzigartigen Turm am Zentrum für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation benutzten.
In der neuen Studie experimentierten die Forscher mit verschiedenen Flüssigkeiten, um festzustellen, ob ein künstlicher Magnet verwendet werden könnte, um Blasen auf die Elektrodenoberfläche zu ziehen und so die Extraktion zu erleichtern. Die häufigste Methode zur Gewinnung von Sauerstoff im Weltraum ist die Elektrolyse, bei der Strom durch Wasser geleitet wird, um Wasserstoff- und Sauerstoffatome zu trennen. Die Entfernung von Sauerstoff aus einem Elektrolyseur erfordert jedoch den Einsatz einer künstlichen Zentrifugalkammer, die sich dreht und das Gas verdrängt. Der Studie zufolge könnte ein einfacher Neodym-Magnet verwendet werden, um das Gas in der Schwerelosigkeit zu extrahieren.
Dr. Katharina Brinkert, Mitglied des Forschungsteams von der University of Warwick, fügte hinzu, dass "diese Effekte weitreichende Auswirkungen auf die Entwicklung von Phasentrennungstechnologien haben, wie z. B. für die langfristige Raumfahrt". Der Hauptautor Alvaro Romero-Calvo von der University of Colorado in Boulder sagte, dass die Magnete verwendet werden könnten, um vollständig passive Systeme für die Sauerstoffextraktion im Weltraum zu schaffen, ohne dass zusätzliche Energie oder sperrige Geräte benötigt werden.
Die Ergebnisse dieser Studie wurden in der Zeitschrift NPJ Microgravity veröffentlicht, die mit Nature verbunden ist. Nach bisherigen Erkenntnissen wird das toastergroße MOXIE-Instrument (Mars Oxygen In-Situ Resource Utilisation Experiment) an Bord von Perseverance im April 2021 auf der Marsoberfläche Kohlendioxid in Sauerstoff umwandeln. Obwohl der Hauptzweck der Maschine darin besteht, nur 10 Gramm Sauerstoff pro Stunde zu produzieren, stellt sie einen wichtigen Schritt für künftige Missionen dar.
Obwohl der Hauptzweck der Maschine darin besteht, nur 10 Gramm Sauerstoff pro Stunde zu produzieren, stellt sie einen wichtigen Schritt für künftige Missionen dar.