Roboter ermittelt Katalysator aus Marsgestein zur Sauerstoffherstellung
Ein Roboter gewinnt aus Marsgestein einen Katalysator, der zur Sauerstoffproduktion verwendet werden kann.
(Bild: University of Science and Technology of China (Screenshot))
Ein autonomer Chemie-Roboter produziert aus Mineralien, die in Marsmeteoriten gefunden wurden, Sauerstoff. Ein ähnliches Verfahren könnte angewendet werden, um eines Tages Astronauten auf dem Mars mit Sauerstoff zu versorgen.
Der Transport von Sauerstoff zum Mars zur Versorgung einer etwaigen Marskolonie oder Astronauten ist zu kostspielig. Deshalb muss er an Ort und Stelle hergestellt werden. Dazu können Materialien, die auf dem Roten Planeten vorhanden sind, herangezogen werden, sagen chinesische Wissenschaftler der University of Science and Technology of China. Dazu haben die Forschenden einen vollständig autonom arbeitenden Chemie-Roboter entwickelt, wie sie in dem wissenschaftlichen Paper "Automated synthesis of oxygen-producing catalysts from Martian meteorites by a robotic AI chemist" darlegen, der in Nature Synthesis erschienen ist.
Mit einem Hochleistungslaser analysierte der Roboter die Zusammensetzung von fünf unterschiedlichen Marsmeteoriten, die vom Mars stammten oder auf der Erde gefunden wurden. Dabei entdeckte der Roboter sechs Elemente in solchen Mengen, um daraus einen Katalysator zur Herstellung von Sauerstoff erstellen zu können. Die Elemente sind Eisen, Nickel, Kalzium, Magnesium, Aluminium und Mangan.
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Nach Angaben der Wissenschaftler sind diese Elemente nicht die besten für das geplante Vorhaben und schränken die Leistung des Katalysators ein. Allerdings seien sie auf dem Mars in den benötigten Mengen verfügbar. Zudem werden große Wassermengen benötigt, um daraus Sauerstoff gewinnen zu können. Die Energie für die Sauerstoffproduktion stammt dann vom Sonnenlicht.
KI ermittelt Katalysatorzusammensetzung
Der Roboter bestimmte mittels Künstlicher Intelligenz (KI), welche Kombination der Elemente den besten Katalysator für die Herstellung von Sauerstoff ergeben würde. Da es sehr lange dauern kann, die 3,7 Millionen möglichen Marselementkombinationen einzeln durchzutesten, traf die KI des Roboters eine Vorhersage über Kombinationen mit der möglicherweise besten Aussicht auf Erfolg. Daraufhin testete der Roboter selbstständig mehr als 200 Katalysatoren, die er selbst unter Zuhilfenahme einer Salzlösung und Kohlendioxid hergestellt hatte.
Der Roboter wählte daraus einen Katalysator aus, der am besten geeignet scheint. Dieser Katalysator befindet sich in etwa auf dem Niveau der Katalysatoren, die vor zehn Jahren verfügbar waren. Der ausgewählte Katalysator arbeitet bei einer Temperatur von -37° C. Das entspricht in etwa den Temperaturen, die auf dem Mars herrschen. Unter diesen Bedingungen kann er über sechs Tage lang seinen Dienst verrichten, bevor er erneuert werden muss.
Die Forscher schlagen eine Anlage auf dem Mars vor, die in einem Raum mit 100 m² und 3 m Deckenhöhe untergebracht ist. Der Katalysator befindet sich an der Decke. Wie das Team berechnet hat, könnte die Anlage in einem Zeitraum von etwa 15 Stunden in dem Raum einen Sauerstoffgehalt wie auf der Erde erzeugen.
NASA gewinnt Sauerstoff aus Kohlendioxid
Die NASA plant dagegen, auf dem Mars aus Kohlendioxid Sauerstoff zu gewinnen. Kohlendioxid ist zu 95 Prozent in der Atmosphäre vorhanden, sodass nicht erst extra Wasser aus den Tiefen des Mars gefördert werden muss.
In einem Experiment mit dem Mars-Rover Perseverance gelang es auf diese Weise, Sauerstoff mit einem Instrument namens Moxie (Mars Oxygen ISRU Experiment) herzustellen. Moxie produzierte erstmals im April 2021 5,37 g Sauerstoff. Die NASA arbeitet seitdem an einer Verbesserung der Ausbeute. Im Juni 2023 gelang es, rund 12 g Sauerstoff innerhalb einer Stunde zu gewinnen, im September waren es dann 122 g innerhalb von zehn Stunden. Die NASA will nun eine größere und modifizierte Version von Moxie bauen.
(olb)
