Strom und Treibstoff

Um auf dem Mond überleben zu können, muss eine Mondbasis auch eine eigenständige Energieversorgung besitzen. Die Astronauten benötigen Strom für Heizung, Licht und ihre technischen Geräte. Idealerweise sollten sie auch den Treibstoff für die Landefähren und Mondfahrzeuge aus den Ressourcen vor Ort erzeugen können.

Eine Nacht dauert auf dem Mond zwei Wochen – für die Solarenergie-Gewinnung ein potenzielles Problem. © Daniel Hershman/ CC-by-sa 2.0

Strom aus der Sonne

Eine naheliegende Energiequelle wäre das Sonnenlicht. Die Nutzung von Solarzellen hat in der Raumfahrt inzwischen eine lange Tradition und Platz für Photovoltaikanlagen gäbe es auf dem Mond genug. Doch es gibt einen Haken: Ein Mondtag dauert 29 Erdtage, dadurch herrscht zwei Wochen lang Dauerdunkel – und die Sonne als Stromlieferant fällt in dieser Zeit aus. Hinzu kommen die mehrmals pro Jahr auftretenden Sonnenfinsternisse, bei denen die Erde einige Stunden lang die Sonne verdeckt.

Aber auch dafür haben Wissenschaftler inzwischen Lösungskonzepte entwickelt: „Tagsüber haben wir genügend Sonnenenergie, um Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff zu zerlegen“, erklärt ESA-Forscher Aidan Cowley. „Während der Mondnacht könnten wir diese Gase wieder zu Wasser rekombinieren und so Strom produzieren.“ Im Prinzip würde dabei das Sonnenlicht tagsüber die Rohstoffe für Brennstoffzellen liefern, die dann nachts der Stromerzeugung dienen.

Im Idealfall könnte dieses System sogar einen geschlossenen Kreislauf bilden: Wasserstoff, Sauerstoff und das entstehende Wasser werden immer wieder recycelt. Zugefügt werden müsste dann nur das Sonnenlicht. „Wenn nichts kaputt geht oder verschleißt, könnte das für immer laufen, ohne nachgefüllt zu werden“, sagt David Bents vom Glenn Research Center, der schon vor ein paar Jahren im Auftrag der NASA an solchen regenerativen Brennstoffzellen geforscht hat.

Mond als Tankstelle

Eine der wichtigsten, aber auch gewichtigsten Ressourcen in der Raumfahrt ist der Treibstoff. Er macht bisher den größten Teil der Masse aus, den eine Rakete beim Start mit sich trägt – und verursacht damit einen Großteil der Kosten. Um eine Mondstation ökonomisch tragbar zu machen, müsste sie sich daher mit Treibstoff vor Ort versorgen.

Wenn Raumschiffe am Mond auftanken, sparen sie viel Gewicht. © NASA

Hinzu kommt: Die Raumfahrtagenturen sehen in einer Mondstation ein wichtiges Trittbrett für Missionen zum Mars und darüber hinaus. Deshalb soll beispielsweise die lunare Orbitalstation der NASA auf lange Sicht auch als Tankstelle für Raumflüge fungieren. Denn wenn Raumsonden erst im Mondorbit ihre volle Treibstoffladung aufnehmen, müssen sie diese Last nicht gegen die Erdschwerkraft ins All wuchten. Schon jetzt arbeiten mehrere Forschergruppen und auch Unternehmen an Konzepten für solche „Tankstellen“ im Mondorbit.

Bleibt die Frage, woher der Treibstoff für diese Tankstationen kommt. Die favorisierte Lösung ist – wieder einmal – der Regolith des Mondes. Wenn man aus ihm mithilfe der Sonnenhitze Wasserstoff und Sauerstoff gewinnt, hat man damit gleichzeitig die Komponenten für einen gängigen Raketentreibstoff. Flüssiger Sauerstoff und Wasserstoff wurden unter anderem von der oberen Brennstufe der Saturn V, Atlas 5 und von den Triebwerken der Space-Shuttles genutzt. Aber auch moderne Raketen wie die europäische Ariane-5-Rakete verwenden diese Treibstoffmischung.