• Damit es eines Tages zu einer bemannten Mission zum Roten Planeten kommen kann, gilt die Produktion von Sauerstoff auf dem Mars als entscheidend.
  • Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern ist das nun in ganz kleinem Massstab gelungen.
  • Sie gewannen aus der dünnen Kohlendioxid-Atmosphäre Atemluft.

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Mit einem Experiment an Bord des US-amerikanischen Rovers "Perseverance" ist es jetzt erstmals gelungen, Sauerstoff aus der Marsluft zu erzeugen - wenn auch nur 50 Gramm im Laufe von einem Jahr. Das Experiment sei ein wichtiger Schritt für künftige bemannte Missionen zu unserem Nachbarplaneten, schreiben die beteiligten Forscher im Fachblatt "Science Advances".

"Moxie" ist der erste Schritt zu einem viele Hundert Mal grösseren System für eine bemannte Erforschung des Mars", sagen Jeffrey Hoffman vom Massachusetts Institute of Technology in den USA und seine Kollegen. Die Abkürzung "Moxie" steht für "Mars Oxygene In Situ Utilization Experiment", auf Deutsch etwa: Experiment zur Nutzung des auf dem Mars vorhandenen Sauerstoffs. Das Experiment befindet sich auf dem Rover "Perseverance", der im Rahmen der Nasa-Mission "Mars 2020" am 18. Februar 2021 auf dem Mars gelandet war.

Atemluft aus Mars-Atmosphäre zu produzieren ist langwieriger Vorgang

Die Mars-Atmosphäre ist eine ganz andere als auf unserem Planeten. Der Luftdruck auf dem Roten Planeten beträgt lediglich etwa ein Hundertstel des irdischen. Zudem besteht diese Luft überwiegend aus Kohlendioxid (CO2). Astronauten müssen also ausreichend Sauerstoff für Atemluft mit auf die Reise zum Mars nehmen. Mehr noch: Sauerstoff ist auch ein wichtiger Bestandteil von Raketentreibstoff, ohne den eine Rückkehr zur Erde nicht möglich wäre. Da der Transport grosser Mengen an Sauerstoff zum Mars teuer wäre und zudem zulasten anderer Nutzlasten wie Versorgungsgüter und wissenschaftlicher Geräte ginge, liegt die Idee nahe, Sauerstoff auf dem Mars selbst herzustellen.

Kohlendioxid-Moleküle bestehen aus einem Atom Kohlenstoff und zwei Atomen Sauerstoff. Spaltet man diese Moleküle auf, lässt sich Sauerstoff gewinnen. Genau das hat das Forscherteam mit dem "Moxie"-Experiment nun erstmals auf dem Mars geschafft. Dazu strömt die dünne Marsluft zunächst durch einen extrem feinen Filter, um den allgegenwärtigen Staub zu entfernen. Dann verdichtet "Moxie" das CO2 mithilfe einer Pumpe und erhitzt es anschliessend auf 800 Grad.

Im letzten Schritt gelangt das Kohlendioxid in eine Elektrolyseurzelle, in der die Moleküle mithilfe eines Katalysators und elektrischer Spannung in Kohlenstoffmonoxid-Moleküle mit nur noch einem Sauerstoff-Atom und einzelne Sauerstoff-Atome aufgespalten werden. Letztere bilden dann die Atemluft und die Luft für Raketentreibstoff. Im "Moxie"-Experiment wurde allerdings lediglich die Reinheit des gewonnenen Sauerstoffs überprüft, dann wurde er in die Mars-Atmosphäre abgelassen.

"Moxie"-Experiment ist erfolgreich, Menge an Sauerstoff aber noch zu gering

Insgesamt sieben Testläufe haben Hoffman und seine Kollegen im Jahr 2021 mit "Moxie" durchgeführt. Die Sauerstoff-Produktion funktionierte zur Freude der Forscher problemlos - und zwar zu jeder Tages- und Nachtzeit sowie während aller vier Jahreszeiten auf dem Mars.

Für einen Rückstart vom Mars sind nach Schätzungen der Forscher etwa 31 Tonnen Sauerstoff notwendig. Doch davon ist das "Moxie"-Experiment noch weit entfernt. Aber die Wissenschaftler sehen keinerlei Hindernisse für den Bau erheblich grösserer Geräte, die zudem durch technische Verbesserungen effektiver arbeiten könnten. (sbi/dpa/fwt)

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