Es gibt viele Arten von Raketentreibstoff. Einige sind auf einem bestimmten Planeten nützlicher. Und einige können von Bakterien erzeugt werden. Ein Team aus Georgia Tech hat einen Raketentreibstoff mit einer interessanten Mischung dieser Eigenschaften gefunden, der ein Schwerpunkt der In-situ-Ressourcennutzung sein könnte – auf dem Mars.
2,3-Butandiol ist vielleicht kein bekannter Name wie Methan , das auf der Erde häufig als Raketentreibstoff verwendet wird. Es wird hauptsächlich bei der Herstellung von Gummiprodukten verwendet. Aber es hat eine ziemliche Wucht, wenn es mit flüssigem Sauerstoff verbrannt wird ( LOX ). Genug Kraft, um ein Raumschiff auf dem Roten Planeten in die Umlaufbahn zu heben.
UT-Video, in dem die Verwendung von Ressourcen auf verschiedenen Welten diskutiert wird, um wertvolle Materialien zu erstellen.
Außerdem ist 2,3-Butandiol relativ einfach zu synthetisieren. Alles, was benötigt wird, sind einige Bioreaktoren und etwas CO2. Die Bioreaktoren, die in dem vom GT-Team beschriebenen Vorschlag die Größe von vier Fußballfeldern haben, durchlaufen einen mehrstufigen Prozess, der mit Cyanobakterien (auch Algen genannt) beginnt. Cyanobakterien als Teil ihres natürlichen Lebenszyklus Photosynthese betreiben und CO2 aus der Marsluft absorbieren würden.
Nachdem die Alge ihre Arbeit verrichtet hat, wird sie Enzymen zugeführt, die sie in komplexe Zuckermoleküle zerlegen. Diese Zucker werden dann an andere Bakterien verfüttert – E coli , ein Liebling der Biologiestudenten überall. E. coli frisst sich an den Zuckern der abgestorbenen Cyanobakterien und produziert 2,3-Butandiol, eine Art Raketentreibstoff, der dann aus der allgemeinen Suppe des Bioreaktors getrennt werden muss.
Künstlerische Vorstellung einer Marsbasis.
Kredit - NASA
Am Ende des Prozesses steht ein Treibmittel (2,3-Butandiol), das mit einem Oxidationsmittel reagieren kann. Glücklicherweise entsteht bei diesem Prozess auch reiner Sauerstoff als Nebenprodukt eines der Schritte. So kann ein einziger Prozess CO2 aus der Marsatmosphäre ziehen und sowohl das Oxidationsmittel als auch das Treibmittel herstellen, das für Raketentreibstoff benötigt wird. Herkömmliche Raketentreibstoffe wie Methan müssen von der Erde verschifft werden, wenn sie an entlegenen Orten wie dem Mars eingesetzt werden sollen. Die Kosten für diese Lieferungen könnten Milliarden von Dollar für die Menge an Raketentreibstoff erreichen, die erforderlich ist, um ein mit Menschen beladenes Schiff zurück auf den Weg zum Mars zu heben.
Warum wurde also nicht schon früher 2,3-Butandiol als Lösung für dieses teure Problem bei der Herstellung von Raketentreibstoff angeboten? Weil es nicht besonders gut ist – zumindest auf der Erde. Der Mars hat einen viel kleineren Gravitationsschacht, der es Kraftstoffen mit weniger Leistung ermöglicht, eine Rakete effektiv in die Umlaufbahn zu bringen. Darüber hinaus macht der Sauerstoffmangel in der Atmosphäre 2,3-Butandiol zu einer viel attraktiveren Wahl als Treibmittel.
Das Tanken im Orbit könnte ein Game Changer sein – wie in diesem UT-Video erläutert.
Obwohl dies wie ein idealisierter Prozess klingt, um auf einem anderen Planeten aus buchstäblich dünner Luft eine wertvolle Ressource zu schaffen, müssen zunächst einige Schluckaufe überwunden werden. Die erste ist, ob die Cyanobakterien und E. coli lebe in die Umgebung des Mars. Seine raue Atmosphäre und sein konstantes Strahlungsbad können lebende Organismen schnell schwächen, und es wäre wahrscheinlich unerschwinglich, die Raketentreibstofffarm in eine Umweltkuppel einzuschließen. Damit der Prozess funktioniert, müssen diese robusten Bakterien in der offenen Marsatmosphäre arbeiten.
Es gibt Simulationskammern, in denen diese Arbeit durchgeführt werden könnte, bevor eine vollwertige Mission zum Mars geplant wäre. Und genau das hofft das GT-Team bald zu erreichen – testen Sie ihren Prozess in einem realistischeren Modell des trockenen Marsklimas. Mit etwas Glück werden sie dazu beitragen, einen neuen biologisch angebauten Raketentreibstoff in die Mischung auf dem Mars einzuführen.
Erfahren Sie mehr:
GT – Herstellung von Biotreibstoff für Mars-Raketen auf dem Mars
Kruyet et al. - Entwicklung der Bioproduktion von Mars-Raketentreibstoff über eine biotechnologiegestützte Strategie zur In-situ-Ressourcennutzung
Universität Cincinatti – Kohlendioxidreaktor macht Marsbrennstoff
UT - Mit Bakterien eine Basis auf dem Mars bauen
Leitbild:
Künstlerische Vorstellung von Photobioreaktoren, die zur Herstellung von Raketentreibstoff auf der Marsoberfläche erforderlich sind.
Kredit – BOKO mobile Studie