Die NASA studiert, wie man den Mond für Wasser abbaut

Es gibt viel Wasser auf dem Mond und die NASA will lernen, wie man es abbaut.

Wissenschaftler der Raumfahrtagentur entwickeln zwei getrennte Missionskonzepte, um Wasserspeicher auf dem Mond und andere Mondressourcen zu untersuchen und zu erproben. Die Projekte - genannt Lunar Flashlight und die Mission Resource Prospector - sind fiktiv geplant, um 2017 und 2018 abzufeuern und sollen der Menschheit helfen, ihren Fußabdruck in das Sonnensystem auszuweiten.

"Wenn Sie Menschen auf dem Mond haben und Wasser zum Trinken, Atmen, Raketentreibstoff brauchen, alles, was Sie wollen, ist es viel, viel billiger, vom Land zu leben, als alles mit sich zu bringen", sagte Lunar Flashlight-Projektleiterin Barbara Cohen vom Marshall Space Flight Center der NASA in Huntsville, Alabama. [Wie man eine Mondkolonie baut (Infografik)]

Es ist daher wichtig, "das Inventar flüchtiger Stoffe über den ganzen Mond und ihre Reinheit und insbesondere ihre Zugänglichkeit zu verstehen", sagte Cohen im Juli während einer Präsentation auf dem NASA Exploration Science Forum, einer Konferenz, die vom Solar System Exploration Research Virtual Institute organisiert wurde im Ames Research Center der Agentur in Moffett Field, Kalifornien.

Sonnensegeln zum Mond

Lunar Flashlight arbeitet an einem möglichen Starttermin im Dezember 2017, an dem der erste Testflug der NASA-Megastadt Space Launch System zusammen mit einigen anderen Huckepack-Nutzlasten gestartet werden soll.

Lunar Flashlight ist eine CubeSat-Mission, was bedeutet, dass der Körper des Raumschiffs winzig ist - etwa so groß wie eine Müslischachtel, sagte Cohen. Aber nachdem sie im Weltraum eingesetzt wurde, würde die Sonde viel größer werden, wenn sie ein 80 Quadratmeter großes Sonnensegel entfaltet. [Fotos: Solar Sail Evolution für die Raumfahrt]

Das Raumschiff würde dann auf einem Umweg zum Mond fliegen, angetrieben von den Photonen, die von der Sonne strömen. Lunar Flashlight würde etwa sechs Monate nach dem Start den Mond umkreisen und ein weiteres Jahr damit verbringen, ungefähr 20 Kilometer von der Mondoberfläche entfernt zu sein.

Die Sonde würde dann in dieser niedrigen Höhe etwa 80 Pässe um den Mond machen und Ablagerungen von Wassereis in permanent beschatteten Kratern in der Nähe der Mondpole messen und kartieren. Es würde diese wissenschaftliche Arbeit mit Hilfe seines Sonnensegels machen.

"Wir werden es als Spiegel benutzen", sagte Cohen. "Wir werden das Sonnenlicht nehmen, es vom Sonnensegel in die permanent beschatteten Regionen abprallen lassen, und wir werden ein passives Infrarotspektrometer verwenden, um das Licht aus den dauerhaft schattierten Regionen in Wellenlängen zu sammeln, die auf Wasserfrost hinweisen . "

Lunar Flashlight zielt darauf ab, Wassereis zu finden, das für zukünftige Entdecker, ob Mensch oder Roboter, zugänglich wäre.

"Was wir suchen, ist Wasser direkt an der Oberfläche", sagte Cohen. "Könnten Menschen oder ihre Fahrzeuge in eine permanent beschattete Region gehen und einfach den Regolith aufschaufeln und nutzen, was an der Oberfläche ist, um Wassereis zu extrahieren?"

Solche Lagerstätten könnten Trinkwasser für potentielle bemannte Mondvorposten liefern. Und Mondwasser könnte auch in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt werden - Hauptbestandteile von Raketentreibstoff, die dann die Exploration noch weiter vorantreiben und unterstützen könnten, so die Befürworter des Mondbergbaus.

Ein Wasserkartierungs-Rover

Während Lunar Flashlight den Mond von oben betrachten würde, plant die Resource Prospector Mission (RPM) einen Rover auf die Mondoberfläche zu schicken, um ein genaues Bild zu bekommen.

Dieser Rover würde an einer noch zu bestimmenden Polstelle landen und Oberflächen- und Untergrundkonzentrationen von Wasserstoff an zwei verschiedenen Orten abbilden, die idealerweise um mindestens 1 km voneinander getrennt wären. RPM würde ein Neutronenspektrometer verwenden, um Wasserkonzentrationen bis zu 1 m unter der Erde zu messen, und ein Nahinfrarotspektrometer, um seine Oberflächenmessungen durchzuführen.

Der solarbetriebene Rover würde in ständig im Schatten liegende Regionen rollen und sich auf Batterien verlassen, um im Dunkeln weiterarbeiten zu können. Es hätte wahrscheinlich eine Betriebslebensdauer von etwa einer Woche auf der Mondoberfläche, sagten Missionsbeamte.

Wie Lunar Flashlight ist RPM darauf ausgerichtet, die zukünftige Nutzung von Wassereis auf dem Mond zu ermöglichen.

"Wie ist das Wassereis im Boden verteilt?" RPM-Projektwissenschaftler Tony Colaprete von der NASA Ames sagte auf dem Exploration Science Forum. "Genau darum geht es bei Resource Prospector im Grunde genommen darum, das 'Erz' zu identifizieren, zu lokalisieren und zu verstehen, wie man es ausgraben kann - wie man es erreicht - und was kostet das in Bezug auf Energie."

Der Rover würde auch mit einem Bohrer ausgestattet werden, so dass Proben bis zu einer Tiefe von 1 Meter entnommen werden könnten, sagte Colaprete. Die gesammelten Proben würden in einem Ofen erhitzt werden, und die flüchtigen Materialien wie Wasser, die durch diesen Prozess freigesetzt werden, würden identifiziert und quantifiziert werden.

RPM plant außerdem, Sauerstoff aus Mondschmutz in einer Demonstration der In-situ-Ressourcennutzung (ISRU) zu extrahieren. (Dieser Sauerstoff kann mit Wasserstoff kombiniert werden, um Wasser zu erzeugen.)

"Wir müssen die ersten Schritte unternehmen, um von dieser weltweiten Nutzung des Materials zu demonstrieren", sagte Colaprete. "Hier gibt es eine Menge technologischer Demonstrationen, die nicht nur für den Mond gelten, sondern für jede Mission, für jede Oberfläche, auf der man Materialien manipulieren will."

Der Mars ist ein solcher Ort. In der Tat plant die NASA in den kommenden Jahren auch ein ISRU-Experiment auf dem Roten Planeten. Im Juli kündigten Beamte der Behörde an, dass ihr nächster Mars-Rover, der 2020 abgeschossen werden soll, ein Instrument mitführen wird, das Sauerstoff aus der kohlenstoffdioxidreichen Marsatmosphäre erzeugen wird.

Für den größten Teil der menschlichen Geschichte war der Mond weitgehend ein Mysterium.Es brachte Ehrfurcht und Furcht hervor und ist bis heute die Quelle von Mythen und Legenden. Aber heute wissen wir viel über unseren Lieblingssatelliten. Machst du?

Weitere Missionen kommen?

Die NASA ist nicht die einzige Entität, die die Ressourcen des Mondes beobachtet. Eine Reihe von privaten Firmen, darunter Moon Express und Shackleton Energy Co., zielen ebenfalls auf die Gewinnung und Verarbeitung von Mondwasser.

Wenn Lunar Flashlight und RPM in Gang kommen - beide Missionen sind noch in der Konzeptphase und müssen noch offiziell von der NASA genehmigt werden - könnten sie solche Träume näher an die Realität bringen, indem sie ein besseres Verständnis von Menge, Verteilung und Zusammensetzung von Wasser auf dem Mond, sagte Cohen.

"Dies ist eine sehr breite strategische Wissenslücke", sagte sie. "Wir nehmen einen sehr, sehr kleinen Bissen davon. Resource Prospector nimmt einen weiteren Bissen davon. Es gibt wahrscheinlich viele, viele Missionen, die kommen werden, um das anzugehen."

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