Raumfahrt: Neodym-Magneten sollen Sauerstoffproduktion erleichtern

von | 1. Sep 2022 - 12:01 | Technologien

Langzeit-Weltraummissionen könnten von neuer Methode zur Gewinnung von Sauerstoff aus Wasser profitieren.

Eine der Herausforderungen, die Raummissionen zum Mond oder gar Mars mit sich bringen würden, ist die Versorgung der Astronauten mit Sauerstoff. In Umgebungen mit geringer Schwerkraft gestaltet sich die Herstellung des lebenswichtigen Elements bislang schwierig und kostspielig. Mithilfe von Neodym-Magneten hat ein internationales Wissenschaftlerteam eine neue Methode entwickelt. Die Forscher um Álvaro Romero-Calvo von der US-amerikanischen University of Colorado Boulder veröffentlichten ihre Ergebnisse in der Fachzeitschrift Nature’s npj Microgravity.

Auf der Internationalen Raumstation wird Sauerstoff durch eine elektrolytische Zelle erzeugt. Diese spaltet Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff auf. In der Schwerelosigkeit bleiben die Gasblasen allerdings in der Flüssigkeit hängen, statt wie bei einem Glas Limonade oder Sprudelwasser auf der Erde einfach nach oben zu steigen. Um den Sauerstoff herauszupressen, verwendet die NASA derzeit Zentrifugen. Für eine Reise zum Mars, so eine Analyse (PDF) der US-Raumfahrtbehörde, ist das System jedoch zu schwer, unzuverlässig und wartungsintensiv.

Neodym-Magnet zieht Gasblasen in der Schwerelosigkeit an

Das Team um Romero-Calvo ging der Frage auf den Grund, ob Magnete denselben Zweck erfüllten könnten. Jahrelang wurden dazu Experimente, Berechnungen und Computersimulationen durchgeführt. Dass das Verfahren auch in einer weltraumähnlichen Umgebung funktioniert, zeigte schließlich der „Praxistest“ im Fallturm Bremen. Das in Europa einzigartige Großlabor wird vom Zentrum für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation (ZARM) betrieben und ermöglicht Experimente in kurzzeitiger Schwerelosigkeit. Zum ersten Mal wurde hier der Beweis erbracht, dass ein einfacher Neodym-Magnet in der Mikrogravitation Gasblasen von Elektrodenoberflächen ablösen kann, indem er in verschiedene wässrige Lösungen getaucht wird. Das laut Romero-Calvo „völlig passive System“ benötigt keinen Strom und keine Zentrifugen.

Die Wissenschaftler sehen ihre Studie als wichtigen Schritt, um Systeme zur Sauerstoffproduktion im All leichter und energieeffizienter zu gestalten. Als nächstes sollen Experimente auf Suborbital-Raketen erfolgen, um die Ergebnisse weiter zu verifizieren.

Photo: iStock/dottedhippo

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