Wie Mondstaub Sauerstoff, Treibstoff und Wasser ergeben k├Ânnte

Auf dem Vulkan Mauna Kea in Hawaii, der sich mehr als 13.000 Fuß über dem Meeresspiegel erhebt, gibt es eine mittelgroße Basisanlage, in der Wissenschaftler so tun können, als wären sie auf dem Mond. Das vulkanische Gelände, der Boden und die abgelegene Umgebung von Hawaii bieten eine ideale Umgebung für das Testen von Instrumenten und Geräten, die eines Tages von Astronauten auf einer Mondbasis genutzt werden können.

Kürzlich demonstrierte ein Team von Wissenschaftlern, die für das Pacific International Space Center for Exploration Systems (PISCES) arbeiten, seinen ersten Feldversuch für das NASA-Projekt In-situ Resource Utilization (ISRU). Der Forschungsbetriebsleiter John Hamilton unterstützte die Missionssimulation, um zu zeigen, wie Astronauten auf dem Mond nach Ressourcen suchen können, um aus Mondgestein und Erde eigenen Sauerstoff, Treibstoff und Wasser zu gewinnen. Eine Schlüsselmotivation dieser Experimente ist die Tatsache, dass fast die Hälfte des Mondes aus Sauerstoff besteht.

Vertreter von vier NASA-Weltraumzentren (Johnson, Kennedy, Jet Propulsion Laboratory und Glenn Research Center) waren auf dem Testgelände. Ingenieure der kanadischen und deutschen Raumfahrtagenturen waren ebenso vor Ort wie Vertreter der Carnegie Mellon University, von Lockheed Martin und von Michelin North America - und machten diesen Feldversuch zu einer echten globalen Anstrengung.

Die Crew versammelte sich auf einem kleinen Campingplatz am Ende einer engen und engen Allradstraße. Für einige war dieser Feldversuch die erste Gelegenheit, sich mit Kollegen außerhalb eines Labors zu treffen und zu arbeiten. Ein großer Teil der Ausrüstung wurde von Teams entwickelt, die an verschiedenen Standorten arbeiteten. Während des zweiwöchigen Feldtests arbeitete die Crew durch Komplikationen, die auftraten, als die verschiedenen Teile der Hardware zum ersten Mal zusammengebracht wurden.

Starke Winde wehten seit Tagen und erreichten bis zu 45 Meilen pro Stunde. Die meisten Besatzungsmitglieder waren in Schutzkleidung mit Augenschutz, Staubmasken, großen Hüten, Ohrenstöpseln und Handschuhen untergebracht. Alle Bereiche, die freigelegt wurden, waren mit einer Schicht aus kiesigem Staub bedeckt, ebenso wie die große Platte mit Papayas, Ananas und anderen exotischen Früchten, die die Wissenschaftler von Hilo mitgebracht hatten. Obwohl Wind niemals ein Problem auf dem Mond sein wird, hat der Staub der Operation einen unerwarteten Grad an Realismus verliehen.

"Wir wissen, dass wir uns mit Mondstaub beschäftigen müssen", sagte Jerry Sanders, ISRU-Projektleiter am Johnson Space Flight Center der NASA. "Wir wussten einfach nicht, dass wir uns sofort damit befassen mussten!"

Mond Werkzeuge

Die Art von Staub, die die Ingenieure nach Hawaii zog, wird "Tephra" genannt, ein feines, pulverartiges Material, das während eines Vulkanausbruchs ausgestoßen wird. Tephra funktioniert gut in den Prototyp chemischen Verarbeitungseinheiten, weil es den Staub auf dem Mond nachahmt.

Ein von der NASA entwickelter Rover namens SCARAB zeigte, wie ein Schürfrover unter der staubigen Mondoberfläche graben kann, um Erde zu bearbeiten und Sauerstoff zu gewinnen. Ein ähnlicher Rover auf dem Mond könnte in den permanent beschatteten Kratern der Mondpole nach Wassereis und flüchtigen Gasen wie Wasserstoff, Helium und Stickstoff suchen.

Größere Systeme könnten Sauerstoff aus größeren Mengen Mondboden produzieren. Roxygen (entwickelt von der NASA) und das Precursor In Situ Resource UtilizationLunar Oxygen Testbed oder PILOT (entwickelt von Lockheed Martin) verfügen beide über ein Wasserstoffreduktionssystem, das Sauerstoff aus dem Boden produzieren und speichern kann.

"Wir versuchen, die Lunar-Außenposten unabhängiger zu machen", erklärte Tom Simon, Leiter des OPTIMA-Programms des Johnson Space Flight Centers der NASA, das die Entwicklung der Testeinheiten PILOT und ROxygen überwacht. "Wir wollen Sauerstoff produzieren, aber wir wollen auch Sauerstoff aus dem Regolith absaugen, damit wir ihn mit dem verbleibenden Restwasserstoff aus den Sinkbehältern kombinieren und Wasser gewinnen können. Unser Ziel ist es, niemals einen Tank mit Sauerstoff oder Sauerstoff zu schicken." Wassertank zum Mond. "

Während dieses Feldtests zeigte ein Roboterbagger, der in Größe und Gewicht denen des Planeten Mars ähnelte, wie Boden extrahiert und an das ROxygen-System abgegeben werden kann. Außerdem wurde ein Bagger getestet, der mit einer Eimertrommel das PILOT-System sammelt und mit Erde versorgt.

"Es ist eine Sache, diese Instrumente im Labor zu testen", sagte Hamilton, "aber das sagt dir wirklich nicht, wie es während einer Mondmission funktionieren wird. Unsere Herausforderung besteht darin, diese Bedingungen so genau wie möglich zu reproduzieren, um den Test zu gewährleisten Die Ergebnisse werden ein wahres Spiegelbild davon sein, wie diese Instrumente auf dem Mond funktionieren werden. "

Erweiterte Lebenserhaltung

Der NASA-Mondforschungsplan besagt, dass die Mondressourcen vor Ort etwa ein bis zwei Tonnen Sauerstoff pro Jahr erzeugen könnten, genug, um jährlich vier bis sechs Menschen zu versorgen. Da etwa 100 kg Boden benötigt werden, um 1 kg Sauerstoff zu gewinnen, suchen Teamleiter elektrostatische und magnetische Trenntechniken, um den Boden zu konzentrieren und die Produktionsrate zu erhöhen. Im nächsten Juni wird zum Beispiel mit einem Prozess begonnen, bei dem pro 100 kg Boden bis zu 10 oder 20 kg Sauerstoff entzogen werden können.

Zu den weiteren auf der PISCES-Testanlage getesteten Konzepten gehörten ein von Michelin North America entwickeltes neues Mondrad, ein vom Northern Center for Advanced Technology in Kanada entwickeltes Probenbohrgerät sowie eine von Neptec entwickelte Nachtsichtkamera für die Navigation und die Auswahl von Bohrplätzen. Das Rad verfügt über Kunststoffspeichen, die Stöße abfedern, Flachstellen verhindern und für bessere Traktion sorgen. Der Entkernungsbohrer ist eine kleine Einheit, die autonom unter der Oberfläche graben kann, ohne dass ein "Down-the-hole"? elektrische Komponenten.

? Wir hoffen, dass wir keine Prozessschritte verpassen? sagte Simon. "Wir bekommen gerade einen Überblick, wo unser Ausgangspunkt auf den Vorläufern basiert. Diese Ausrüstung wird jedes Jahr kleiner und kompakter.

Die Canadian Space Agency liefert auch ein Utility Support Vehicle für den Personal- und Hardwaretransport, und die Deutsche Raumfahrtbehörde entwickelt einen autonomen Maulwurfbohrer, der tief unter der Oberfläche bohren kann, um nach Wasser oder anderen Ressourcen zu suchen.

Frank Schowengerdt, Direktor von PISCES, erklärt, dass das Zentrum mithilfe staatlicher Finanzierung und Arbeitsvereinbarungen von öffentlichen und privaten Partnern, einschließlich mehrerer Universitäten, Studenten aus der ganzen Welt in die Weltraumforschung einbezieht. ? In den nächsten zwei Jahren wird PISCES Forschung und Tests auf Big Island durchführen, und wir werden wichtige Beiträge zu den Weltraumforschungsprogrammen verschiedener Länder leisten, die Missionen zum Mond planen, einschließlich der Vereinigten Staaten.?

  • NASA Lunar Exploration
  • Überleben im Weltraum simulieren
  • Video - Moon 2.0: Trete der Revolution bei