Wasserrecycling im Weltraum: Wie die ISS Wasser effizient nutzt

LONDON (IT BOLTWISE) – Im Weltraum ist Wasser eine der wertvollsten Ressourcen. Auf der Internationalen Raumstation (ISS) wird Wasser nicht nur zum Trinken, sondern auch für Hygiene und die Rehydrierung von Lebensmitteln benötigt. Doch wie gelingt es der NASA, in einer Umgebung ohne natürliche Wasserquellen den Wasserbedarf zu decken?

Die Herausforderung, Wasser im Weltraum zu recyceln, ist eine der größten Hürden für Langzeitmissionen und zukünftige Kolonien auf Mond und Mars. Auf der Internationalen Raumstation (ISS) hat die NASA ein fortschrittliches Wasserrückgewinnungssystem entwickelt, das über 90 % des verwendeten Wassers zurückgewinnt. Diese Technologie ist entscheidend, um Astronauten mit sauberem Wasser zu versorgen und die begrenzten Ressourcen effizient zu nutzen.

Das Wasserrückgewinnungssystem der ISS sammelt Wasser aus verschiedenen Quellen, darunter Urin, Feuchtigkeit aus der Kabinenluft und Wasser, das bei der Hygiene anfällt. Im Gegensatz zu Abwasser auf der Erde, das aus Haushalts-, Industrie- und landwirtschaftlichem Abwasser besteht, ist das Abwasser im Weltraum viel konzentrierter. Es enthält hohe Mengen an Harnstoff, Salzen und Tensiden, die schnell und effektiv entfernt werden müssen, um das Wasser trinkbar zu machen.

Die Systeme zur Wasserrückgewinnung im Weltraum basieren auf ähnlichen Prinzipien wie die Wasseraufbereitung auf der Erde, sind jedoch speziell für den Betrieb in der Mikrogravitation konzipiert. Sie müssen monatelang oder sogar jahrelang ohne Austausch von Teilen oder manuelle Eingriffe funktionieren. Das Wasserrückgewinnungssystem der NASA fängt nahezu alle Wasserformen ein, die an Bord der Raumstation verwendet oder erzeugt werden, und leitet das gesammelte Abwasser zu einer Einheit namens Wasserprozessorbaugruppe, wo es zu sicherem, trinkbarem Wasser aufbereitet wird.

Ein wesentlicher Bestandteil des Systems ist die Urinprozessorbaugruppe, die etwa 75 % des Wassers aus Urin durch Erhitzen und Vakuumkompression zurückgewinnt. Das zurückgewonnene Wasser wird zur weiteren Behandlung an die Wasserprozessorbaugruppe geschickt. Der verbleibende Flüssigkeitsanteil, die sogenannte Sole, enthält immer noch eine erhebliche Menge Wasser. Daher hat die NASA ein Soleprozessorbaugruppensystem entwickelt, um den letzten Wasseranteil aus dieser Urinsole zu extrahieren.

In der Soleprozessorbaugruppe verdampft warmtrockene Luft Wasser aus der verbleibenden Sole. Ein Filter trennt die Verunreinigungen vom Wasserdampf, der gesammelt wird, um Trinkwasser zu werden. Diese Innovation hat die Wasserrückgewinnungsrate des Systems auf beeindruckende 98 % erhöht. Die restlichen 2 % werden mit dem anderen erzeugten Abfall kombiniert.

Um die menschlichen Missionen zum Mars zu ermöglichen, hat die NASA geschätzt, dass Raumfahrzeuge mindestens 98 % des an Bord verwendeten Wassers zurückgewinnen müssen. Während selbsttragende Reisen zum Mars noch einige Jahre entfernt sind, hat der neue Soleprozessor auf der ISS die Wasserrückgewinnungsrate so weit erhöht, dass dieses 98 %-Ziel nun in Reichweite ist. Weitere Arbeiten sind jedoch erforderlich, um ein kompaktes System zu entwickeln, das in einem Raumschiff verwendet werden kann.

Die Reise zum Mars ist komplex, nicht nur wegen der Entfernung, sondern auch, weil sich Mars und Erde ständig in ihren jeweiligen Umlaufbahnen um die Sonne bewegen. Die Entfernung zwischen den beiden Planeten variiert je nach ihrer Position. Im Durchschnitt sind sie etwa 140 Millionen Meilen (225 Millionen km) voneinander entfernt, wobei die kürzeste theoretische Annäherung, wenn sich die Umlaufbahnen der beiden Planeten einander nähern, 33,9 Millionen Meilen (54,6 Millionen km) beträgt.

Eine typische bemannte Mission wird voraussichtlich etwa neun Monate in eine Richtung dauern. Eine Hin- und Rückreise zum Mars, einschließlich der Oberflächenoperationen und der Rückflugplanung, könnte etwa drei Jahre dauern. Darüber hinaus treten Startfenster nur alle 26 Monate auf, wenn sich Erde und Mars günstig ausrichten.

Während die NASA sich darauf vorbereitet, Menschen auf mehrjährige Expeditionen zum roten Planeten zu schicken, konzentrieren sich Raumfahrtagenturen weltweit weiterhin darauf, den Antrieb zu verbessern und Lebenserhaltungssysteme zu perfektionieren. Fortschritte in geschlossenen Systemen, robotischer Unterstützung und autonomen Operationen bringen den Traum, Menschen auf den Mars zu bringen, näher an die Realität.

Unseren KI-Morning-Newsletter «Der KI News Espresso» mit den besten KI-News des letzten Tages gratis per eMail - ohne Werbung: Hier kostenlos eintragen!