Leben auf dem Mars: Trockeneis könnte künftige Marskolonien mit Energie versorgen

Seit dem NASA kündigte seinen Plan an, eine Erkundungsmission zu entsenden Mars, war die mit der Astronomie verbundene Öffentlichkeit sehr gespannt auf die Möglichkeit, den Besuch des Roten Planeten endlich durchgeführt zu sehen. Zu den aktuellen Plänen der US-Raumfahrtbehörde gehört die Entsendung von Menschen auf den Planeten in der Anfang 2030. Um Kolonien zu gründen Mars, wäre es notwendig, Motoren zur Stromerzeugung zu bauen. Dazu gehört es, alternative Energiequellen zu finden und mit Stoffen zu arbeiten, die Wärme in nutzbare Energie umwandeln können.

Kürzlich veröffentlichte Forschungsergebnisse in der Zeitschrift Kommunikation, zeigt einen neuen Weg, dies zu tun, indem eine Substanz verwendet wird, die auf unserem Planeten leicht zu finden ist: die feste Form von Kohlendioxid (CO2), bekannt als Trockeneis. Um zu verstehen, wie der Prozess funktioniert, ist es notwendig, auf eine Technik zurückzugreifen, die auf dem Planeten Erde gut bekannt ist. Dabei wird Wasser genutzt, um die in Kohle, Öl oder Gas gespeicherte Energie über eine sogenannte „Wärmekraftmaschine“ in mechanische oder elektrische Energie umzuwandeln.

In einer Dampfmaschine – der gebräuchlichsten Form von Wärmekraftmaschinen – wird mit Brennstoff Wasser erhitzt, das dann unter hohem Druck verdampft wird. Dieser Dampf treibt eine Turbine zur Stromerzeugung oder einen mechanischen Motor zur Erzeugung von Bewegung an. Wasser ist aufgrund seiner Verfügbarkeit und seines Überflusses eine ideale Substanz. Darüber hinaus ist Wasser in der Lage, seine Phasen (z. B. von flüssig zu gasförmig) innerhalb von Temperaturbereichen zu ändern, die unter den auf der Erde herrschenden Bedingungen leicht erreicht werden können.

Diese ganze Situation ändert sich drastisch auf dem Mars. Auf der Oberfläche des Roten Planeten ist zwar Wasser vorhanden, jedoch nur in fester Form. Trockeneis auf dem Mars existiert jedoch bereits in der Nähe Sublimationspunkt – die Temperatur, bei der es direkt vom festen in den gasförmigen Zustand übergeht. Die Herausforderung besteht darin, die durch diese Änderung freigesetzte Energie zum Antrieb einer Wärmekraftmaschine zu nutzen und anschließend ein System zu entwickeln, das eine bewohnte Kolonie versorgen kann.

Das wissenschaftliche Experiment kann in jeder Umgebung reproduziert werden, beispielsweise in einer Küche. Wenn ein Wassertropfen auf eine heiße Oberfläche gegeben und bei einer Temperatur von über 100 °C gehalten wird, verdunstet er vollständig. Wenn die Oberfläche jedoch über eine bestimmte Temperatur erhitzt wird, die als die bekannt ist Leidenfrostpunkt (sehen Sie es sich im Video unten an), das Wasser verdunstet nicht. Stattdessen sitzt das Tröpfchen auf einer Schicht seines eigenen Dampfes und schwebt auf der Oberfläche. Dies ist bekannt als die Leidenfrost-Effekt.

Derselbe Effekt lässt Trockeneis frei über festen Oberflächen schweben, und da es direkt vom festen in den gasförmigen Zustand übergeht, bleibt es auch durch eine neu gebildete Gasschicht in der Luft. Kohlendioxid spielt also auf dem Mars eine ähnliche Rolle wie Wasser auf der Erde. Es ist eine weit verbreitete Ressource, die unter natürlichen Temperaturschwankungen auf dem Mars zyklischen Phasenänderungen unterliegt.

https://www.youtube.com/watch?v=UAMNDdOho8E

Die Idee ist, dass der Mars in naher Zukunft all dieses CO2 für Energie aus der Sublimationsphasenänderung als Trockeneisblöcke nutzen könnte. Eines ist sicher: Eine mögliche bemannte Erkundung anderer Planeten wird von der Fähigkeit abhängen, das aktuelle technologische Wissen an die Einschränkungen anzupassen, die durch andere Bedingungen als auf der Erde gegeben sind, und kreative Wege zur Nutzung der dort vorhandenen Ressourcen zu konzipieren. Wer weiß, vielleicht inspiriert die Idee die Leute dazu, hier das Gleiche zu tun.

Quelle: Mashable