Eines der ersten Bilder, die Perseverance nach seiner Landung aufgenommen hat (3. März 2021). Seither hat die Mission bereits zwei Pioniertaten geleistet.
Foto: NASA/JPL-Caltech

Nach dem ersten Motorflug auf einem fremden Planeten ist der Mars-2020-Mission der Nasa die nächste Pioniertat gelungen: Der neue Rover Perseverance hat CO2 in Sauerstoff umgewandelt – etwas, das in dieser Form noch nie zuvor auf einer anderen Welt gelungen ist.

Mit einem Gerät namens Moxie (Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment) hat der Roboter aus der zu 96 Prozent aus Kohlendioxid bestehenden Atmosphäre des Planeten Sauerstoff gewonnen, teilte die US-Raumfahrtbehörde Nasa am Mittwoch mit. Moxie ist annähernd ein Würfel von 17 Kilogramm, mit Kantenlängen von 24 mal 24 mal 30 Zentimetern.

Wo Moxie zu finden ist.
Illustr.: Nasa

Kohlenmonoxid als Abfallprodukt

Die Apparatur trennt einfach gesagt Sauerstoffatome aus Kohlendioxidmolekülen. Ein O bleibt dem Kohlenstoff dabei erhalten, weshalb Kohlenmonoxid als Abfallprodukt in die Marsatmosphäre "ausgeatmet" wird. Nachdem es sich um einen Test handelt, wird der gesammelte Sauerstoff nicht gespeichert, sondern nach einer Reinheitsanalyse ebenfalls wieder abgegeben.

Der Umwandlungsprozess erfordert hohe Temperaturen von rund 800 Grad Celsius, weshalb das gesamte Experiment in einer Verkleidung aus hitzebeständigen Materialien sitzt. Dazu zählen auch 3D-gedruckte Teile aus Nickellegierungen, die die durchströmenden Gase erwärmen und kühlen, sowie ein Aerogel, das die Wärme hält. Eine dünne Goldbeschichtung auf der Außenseite von Moxie reflektiert Wärmestrahlung.

Moxie hat etwa die Ausmaße einer Autobatterie und "atmet" CO2 ein und Sauerstoff und Kohlenmonoxid aus.
Foto: NASA/JPL-Caltech

Nasa-Manager Jim Reuter sprach von einem "entscheidenden ersten Schritt". Insgesamt fünf Gramm Sauerstoff habe Moxie bei seinem ersten Einsatz extrahieren können. Die Menge würde einen Astronauten unter Normalbedingungen rund zehn Minuten lang mit Atemluft versorgen. "Moxie wird noch viel zu tun haben, aber die ersten Ergebnisse dieser Technologiedemonstration sind bereits sehr vielversprechend", so Reuter.

Zehn Gramm pro Stunde

Moxie ist in der Lage, bis zu zehn Gramm Sauerstoff pro Stunde zu generieren. Das ist nicht viel, aber leistungsfähigere Varianten könnten einem bemannten Marsflug vielleicht den Weg ebnen. Nicht nur für die Luftversorgung der Mars-Astronauten sei Sauerstoff ein Schlüsselfaktor, erklärt Michael Hecht, Leiter des Moxie-Projekts vom Haystack Observatory des MIT. Auch für den Betrieb der Raketen ist das Element unverzichtbar – und dafür wird eine Menge gebraucht: Um vier Astronauten auf einer zukünftigen Mission von der Marsoberfläche zu bringen, wären ungefähr sieben Tonnen Raketentreibstoff und 25 Tonnen Sauerstoff erforderlich.

Nach einer zweistündigen Aufwärmphase begann Moxie, mit einer Geschwindigkeit von fünf Gramm pro Stunde Sauerstoff zu produzieren.
Grafik: Nasa

Eine Tonne für ein Jahr

Im Vergleich dazu ist der persönliche Bedarf der Astronauten recht übersichtlich: "Die vier Astronauten würden während eines einjährigen Aufenthalts auf dem Mars rund eine Tonne Sauerstoff benötigen", schätzt Hecht. 26 Tonnen Sauerstoff von der Erde zum Mars transportieren? Falls das überhaupt möglich wäre, dann nur unter erheblichen Kosten. Der Transport eines Ein-Tonnen-Sauerstoffkonverters, eines leistungsstarken Nachfolgers von Moxie, wäre dagegen deutlich wirtschaftlicher und praktischer, meint der Forscher. (tberg, red, 22.4.2021)