Magnetismus revolutioniert Sauerstoffproduktion im Weltraum

LONDON (IT BOLTWISE) – Die effiziente Produktion von Sauerstoff im Weltraum ist seit den 1960er Jahren eine Herausforderung, die nun durch den Einsatz von Magnetismus eine vielversprechende Lösung gefunden hat.

Seit den 1960er Jahren, als der erste Mensch ins All geschickt wurde, stellt die effiziente und zuverlässige Produktion von Sauerstoff im Weltraum eine große Herausforderung dar. Auf der Internationalen Raumstation wird dieses Problem durch schwere und energieintensive Systeme gelöst, die für Langzeitmissionen im All nicht ideal sind. Eine internationale Forschergruppe hat nun eine bemerkenswert einfache und elegante Lösung entwickelt, die die zukünftige Sauerstoffproduktion leichter, einfacher und nachhaltiger machen könnte: den Einsatz von Magnetismus.

Professorin Katerina Brinkert von der Universität Warwick und dem Zentrum für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation (ZARM) an der Universität Bremen erklärt, dass es möglich ist, auf Zentrifugen oder mechanische Teile zur Trennung von Wasserstoff und Sauerstoff zu verzichten. Stattdessen handelt es sich um ein völlig passives, wartungsarmes System, das keine zusätzliche Energie benötigt. Die herkömmliche Methode zur Sauerstoffproduktion im All ist die Wasserelektrolyse, bei der Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten wird. In der Schwerelosigkeit bleiben die Gasblasen jedoch an den Elektroden haften, was ein komplexes und energieintensives Flüssigkeitsmanagement erfordert.

Das Forscherteam konnte zeigen, dass einfache Magnetfelder die Trennung von Gasblasen von den Elektroden in einer Mikrogravitationsumgebung unterstützen können, ohne dass sperrige Geräte erforderlich sind. Diese Arbeit wurde im Fachjournal Nature Chemistry veröffentlicht. Dr. Álvaro Romero-Calvo von der Georgia Institute of Technology betont, dass magnetische Kräfte die elektrochemischen Blasenströme in der Mikrogravitation kontrollieren können, was neue Möglichkeiten für die Architektur der menschlichen Raumfahrt eröffnet.

Um diesen Durchbruch zu erreichen, entwickelte das Team zwei komplementäre Ansätze zur Sammlung von Sauerstoffblasen von der Elektrode. Der erste Ansatz nutzt die natürliche Reaktion von Wasser auf Magnete in der Mikrogravitation, um Gasblasen zu Sammelpunkten zu führen. Der zweite Ansatz verwendet magnetohydrodynamische Kräfte, die durch die Wechselwirkung zwischen Magnetfeldern und elektrischen Strömen entstehen, um eine Drehbewegung in der Flüssigkeit zu erzeugen, die Gasblasen von Wasser trennt. Diese Methode erreicht eine Phasentrennung ähnlich der mechanischen Zentrifugen, die auf der ISS verwendet werden, jedoch durch magnetische Kräfte statt mechanischer Rotation.

Die Experimente bestätigten, dass magnetische Kräfte die Ablösung und Bewegung von Gasblasen verbessern und die Effizienz der elektrochemischen Zellen um bis zu 240 % steigern können. Diese Entwicklung löst ein langjähriges ingenieurtechnisches Problem der Raumfahrt und eröffnet die Möglichkeit, einfachere, robustere und nachhaltigere Lebenserhaltungssysteme für die menschliche Raumfahrt zu entwickeln. Der nächste Schritt für das Team ist die weitere Validierung des Systems durch suborbitale Raketenflüge.

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