„Living off the land” - scinexx | Das Wissensmagazin
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„Living off the land”

Energie aus Sonne und Brennstoffzellen

Doch mit Raumanzügen und Habitat allein ist es noch nicht getan. Die Astronauten und ihre Basis müssen auch versorgt werden: Sauerstoff und Stickstoff zum Atmen, Wasser, Energie für Heizung, Licht und technische Geräte und Treibstoff für Fahrten auf dem Mond aber auch zurück zur Erde – all das muss vorhanden sein, sollen Astronauten längere Zeit auf dem Erdtrabanten überleben.

Astronauten installieren Teleskope auf dem Mond © NASA/JSC

Dass diese Materialien und Rohstoffe nicht auf Dauer alle von der Erde hinaufgeschafft werden können, darüber sind sich die Experten einig. Viel zu groß wäre der logistische und finanzielle Aufwand und zu ineffektiv das gesamte Vorhaben. Doch es geht auch anders. Die Lösung heißt: „living off the land“.

Ähnlich wie die frühen Entdecker und Pioniere muss die Besatzung einer zukünftigen Mondbasis die Ressourcen vor Ort nutzen, soll sie überhaupt auf längere Sicht überlebensfähig sein. „Der Aufbau einer Infrastruktur auf dem Mond – zum Beispiel für astronomische Observatorien, aber auch für Raumflüge zu anderen Zielen – ist ohne diese Rohstoffe kaum denkbar, der Transport von der Erde zum Mond ist viel zu teuer“, erklärt der Planetenforscher Gerhard Neukum von der FU Berlin.

Gelände nahe des lunaren Südpols. Hier liegen einige Kraterränder fast kontinuierlich im Sonnenlicht. © Wes Higgins

Polregionen als Platz an der Sonne

Die meisten derzeitigen Weltraummissionen und auch die Internationale Raumstation ISS nutzen die Sonne als Hauptenergiequelle. Solarenergie ist billig, relativ einfach mittels Sonnensegeln zu generieren und zumindest im inneren Sonnensystem reichlich vorhanden. Auf dem Mond jedoch limitiert die zweiwöchige Mondnacht die Energiezufuhr – zumindest auf einem Großteil der Mondoberfläche.

Es gibt jedoch Ausnahmen. So liegen einige Erhebungen der Polargebiete, wie der Berg Malapert nahe dem Shackleton-Krater am Südpol oder der Rand des Peary-Kraters am Nordpol nahezu kontinuierlich im Sonnenlicht. Unter anderem deshalb gelten sie zurzeit als potenzielle Landegebiet für zukünftige Missionen und sollen in den nächsten Jahren von unbemannten Sonden genauer untersucht werden.

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Brennstoffzelle als Perpetuum mobile

Parallel dazu arbeitet die NASA an der Weiterentwicklung von speziellen Brennstoffzellen, die, ursprünglich für solarelektrische Stratosphären-Flugzeuge entwickelt, als Energiespeicher dienen könnten. Normale Brennstoffzellen erzeugen Strom aus der Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff zu Wasser. Die regenerative Brennstoffzelle dagegen nutzt nicht den Sauerstoff aus der Luft, sondern extrahiert diesen aus dem Wasser, das als Abfallprodukt anfällt. Auf diese Weise erzeugt sie ihre Ausgangsstoffe ständig neu.

So könnte die Kombination von Sonnensegel und Brennstoffzelle aussehen © NASA/JSC

„Was unsere regenerative Brennstoffzelle so einzigartig macht, ist ihr geschlossenes System“, erklärt David Bents, Elektroingenieur am Glenn Research Center in Cleveland. „Nichts geht rein und nichts kommt raus außer elektrischem Strom und Abwärme. Wasserstoff, Sauerstoff und das entstehende Wasser werden einfach immer und immer wieder recycelt.“

„Auf dem Mond würde man mit einem Tank Wasser beginnen“, so Bents weiter. „Man nutzt die Sonnensegel um daraus während des Tages Wasserstoff und Sauerstoff zu machen. Während der Nacht, wenn die Sonne nicht scheint, setze ich dann den Wasserstoff und Sauerstoff ein um Elektrizität zu erzeugen. Wenn nichts kaputt geht oder verschleißt, könnte das für immer laufen ohne nachgefüllt zu werden.“

Das Ganze klingt zwar ein wenig wie ein Perpetuum mobile, funktioniert aber – zumindest in Ansätzen. In ersten Tests lief die Zelle immerhin kontinuierlich fünf lunare Tag- Nachtzyklen lang ohne Nachfüllbedarf. Und, so betonen die Wissenschaftler, das System kann in jedem Falle vier- bis sechsmal mehr Energie speichern als herkömmliche Batterien des gleichen Gewichts.

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Stand: 27.06.2008

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In den Schlagzeilen

Inhalt des Dossiers

Rückkehr zum Mond
Neuer Run auf den Erdtrabanten

Wer, wann, was
Die geplanten Mondaktivitäten im Überblick

Ein kleiner Schritt…
Apollo und die Ära danach

El Dorado im Weltraum
Lunare Bodenschätze wecken Begehrlichkeiten

Wem gehört der Mond?
Recht im Weltall

Rushhour auf dem Erdtrabanten
Die Mondpläne der Raumfahrtnationen

Von der Erde zum Mond…
Wie kommen die Astronauten hin?

Wohnen und arbeiten auf dem Mond
Wie könnte eine Mondbasis aussehen?

Zwei Fliegen mit einer Klappe
Raumanzüge für Mond und All

„Living off the land”
Energie aus Sonne und Brennstoffzellen

Atemluft aus Mondstaub
Sauerstoff, Wasser und die Frage der Machbarkeit...

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