Forscher schlagen einen Weg zur Herstellung von Raketentreibstoff auf dem Mars vor

Nach der erfolgreichen Mondlandung 1969 ist das nächste Ziel für Weltraumforscher und Wissenschaftler der Mars. Während sich die Weltraumtechnologie weiterentwickelt, versuchen Wissenschaftler nun, Menschen zum Mars zu schicken, nachdem sie den Planeten mit dem Perseverence-Roboter erkundet haben. Nun haben Forscher einen Weg entwickelt, um mit Mikroben und einigen Ressourcen von der Erde einen Biokraftstoff für den Antrieb auf dem Mars herzustellen.

In einer kürzlich in der Zeitschrift Nature Communications veröffentlichten Studie mit dem Titel „Designing the bioproduction of Martian rocket propellant via a biotechnology-enabled situ resource use strategy“ skizzierten Forscher des Georgia Institute of Technology ein Konzept, das Menschen erlauben, Raketentreibstoff auf dem Mars herzustellen Nutzung der einheimischen Ressourcen des Planeten. Dazu gehören Kohlendioxid (CO2), Sonnenlicht und gefrorenes Wasser, von denen alle bereits bekannt sind, dass sie auf dem Roten Planeten verfügbar sind.

Darüber hinaus erwähnen die Forscher, dass der Mensch zwei Mikroben von der Erde transportieren muss, die auf dem Mars nicht verfügbar sind. Einer von ihnen wäre Cyanobakterien (Algen) und der andere wäre ein gentechnisch veränderter E. coli (Escherichia coli). Die Algen würden verwendet, um das atmosphärische CO2 in Zucker umzuwandeln. Die Zuckerpartikel würden dann in einen für den Mars spezifischen Raketentreibstoff umgewandelt. Das Ergebnis wäre 2,3-Butandiol, das derzeit bereits auf der Erde existiert und zur Herstellung von Polymeren für die Kautschukproduktion verwendet wird.

Derzeit planen Wissenschaftler, Flüssigsauerstoff (LOX) und Methan für Raketenantriebe zu verwenden, die den Mars verlassen. Auf dem Mars gibt es weder Methan noch LOX, was bedeutet, dass der Mensch die Ressourcen zum Mars transportieren müsste. Das könnte bis zu 8 Milliarden Dollar kosten. Um diese Kosten zu reduzieren, hat die NASA vorgeschlagen, CO2 des Mars mithilfe chemischer Katalyse in LOX umzuwandeln. Dafür müsste das Methan jedoch noch zum Roten Planeten transportiert werden.

Um die Kosten weiter zu senken, haben die Forscher des Georgia Institute of Technology jedoch den oben genannten Prozess vorgeschlagen, um auf dem Planeten selbst Raketentreibstoff für den Mars biologisch herzustellen. Es würde die Kosten der Mission drastisch reduzieren. Darüber hinaus erzeugt der vorgeschlagene Bio-ISRU-Prozess 44 Tonnen überschüssigen sauberen Sauerstoff, der für andere notwendige Zwecke auf der Erde verwendet werden könnte. Außerdem verbraucht der Prozess 32 % weniger Energie als die Methode der NASA zur Umwandlung von Mars-CO2 in LOX mithilfe chemischer Katalyse.

„Kohlendioxid ist eine der wenigen verfügbaren Ressourcen auf dem Mars. Das Wissen, dass die Biologie besonders gut darin ist, CO2 in nützliche Produkte umzuwandeln, macht sie gut für die Herstellung von Raketentreibstoff geeignet.“ Nick Kruyer, Erstautor der Studie und Doktorand der School of Chemical and Biomolecular Engineering (ChBE) des Georgia Institute of Technology, sagte in einer Erklärung.

Die Forscher schlagen vor, dass für den Beginn des Umwandlungsprozesses zunächst der Transport von Kunststoffmaterialien zum Mars erforderlich wäre. Diese werden zu Photobioreaktoren zusammengebaut, die so groß wie vier Fußballfelder sind.

Cyanobakterien (Algen) würden in den Reaktoren durch den Photosyntheseprozess wachsen. Diese Algen würden mit Hilfe von Enzymen in Zucker zerlegt und dann an E. coli verfüttert, die sie in Raketentreibstoff umwandeln. Die Forscher planen, fortschrittliche Trenntechniken zu verwenden, um das Treibmittel aus der E. coli-Fermentationsbrühe zu trennen.

Das Konzept wird von verschiedenen Forschern des Georgia Institute entwickelt. An der Studie waren verschiedene Chemiker und Ingenieure aller Art beteiligt, darunter Chemie-, Maschinenbau- und Luft- und Raumfahrtingenieure. Obwohl noch keine Menschen auf dem Mars gelandet sind, glauben die Forscher, dass die Besiedlung des Mars technologische Fortschritte erfordern würde, damit Astronauten in Zukunft sicher zur Erde zurückkehren können.