NASAs CaRD-Projekt gewinnt Sauerstoff aus lunarem Regolith

Solarchemie: NASA demonstriert Methode zur Gewinnung von Sauerstoff aus Mond-Regolith mittels konzentriertem Sonnenlicht

NASA-Forscher haben erfolgreich eine bahnbrechende Methode demonstriert, um Sauerstoff aus simuliertem Mondstaub mittels der Kraft von konzentrierter Solarenergie zu gewinnen. Dieser Meilenstein, der im Rahmen des Projekts Carbothermal Reduction Demonstration (CaRD) erreicht wurde, nutzt eine solarbetriebene chemische Reaktion, um Regolith aufzuspalten und so einen nachhaltigen Weg für eine langfristige menschliche Präsenz auf dem Mond zu ebnen. Durch die lokale Produktion von lebensnotwendigen Verbrauchsgütern und Treibstoff reduziert diese Technologie die logistische Last des Transports schwerer Vorräte von der Erde erheblich.

Die Entwicklung von Technologien zur In-Situ-Ressourcennutzung (ISRU) ist ein Eckpfeiler des Artemis-Programms, das darauf abzielt, eine permanente Basis am Mond-Südpol zu errichten. Um eine menschliche Besatzung über Monate oder Jahre hinweg zu versorgen, müssen sich Weltraumbehörden von der totalen Abhängigkeit von der Erde lösen. Die Gewinnung von Sauerstoff direkt von der Mondoberfläche – wo er chemisch in den Mineraloxiden des Mond-Regoliths gebunden ist – gilt als der effizienteste Weg, um atembare Luft und Flüssigsauerstoff für Raketentriebwerke bereitzustellen.

Was ist das Carbothermal Reduction Demonstration (CaRD)-Projekt der NASA?

Die Carbothermal Reduction Demonstration (CaRD) der NASA ist ein Technologiepilotprojekt, das konzentrierte Solarenergie nutzt, um Sauerstoff aus simuliertem Mond-Regolith durch eine solarbetriebene chemische Reaktion zu gewinnen. Am 13. Februar 2026 schloss das Team die Tests des integrierten Prototyps ab, wobei erfolgreich Sauerstoff erzeugt und die Produktion von Kohlenmonoxid bestätigt wurde. Dieses Projekt integriert Hardware aus der Privatwirtschaft und von mehreren NASA-Zentren, um die Möglichkeiten der Fertigung auf dem Mond zu validieren.

Das CaRD-Projekt stellt eine massive gemeinschaftliche Anstrengung in der Luft- und Raumfahrttechnik sowie der Planetenforschung dar. Der integrierte Prototyp verwendete einen von Sierra Space entwickelten carbothermischen Sauerstoff-Produktionsreaktor, der mit einem hochentwickelten Solarkonzentrator des NASA Glenn Research Center in Cleveland kombiniert wurde. Um sicherzustellen, dass die Solarenergie mit hoher Präzision fokussiert wird, setzte das Team spezialisierte Spiegel von Composite Mirror Applications ein. Das gesamte System wurde durch Avionik-, Software- und Gasanalysesysteme gesteuert, die am NASA Kennedy Space Center entwickelt wurden, während das NASA Johnson Space Center das gesamte Projektmanagement und die Systemtechnik übernahm.

Warum ist die Gewinnung von Sauerstoff aus Regolith wichtig für die Monderkundung?

Die Gewinnung von Sauerstoff aus Mond-Regolith ist essenziell, da sie atembare Luft für Astronauten und Raketentreibstoff vor Ort bereitstellt, was die Kosten und Komplexität von Weltraummissionen drastisch reduziert. Durch die Nutzung lokaler Ressourcen kann die NASA die für den Start von der Erde erforderliche Masse minimieren. Diese Fähigkeit ist der Schlüssel dazu, den Mond von einem Ziel für Kurzbesuche in ein langfristiges Zentrum für die Tiefraumexploration zu verwandeln.

Der logistische Nutzen dieses Ansatzes, „vom Land zu leben“, kann nicht hoch genug eingeschätzt werden. Derzeit erfordert jedes Kilogramm Sauerstoff oder Treibstoff, das zum Mond geschickt wird, eine enorme Menge an Energie und Kosten, um der Schwerkraft der Erde zu entkommen. Durch die Gewinnung von Sauerstoff von der Mondoberfläche können Missionsplaner mehr Nutzlastkapazität für wissenschaftliche Instrumente und Habitatmodule reservieren. Darüber hinaus könnte die Fähigkeit, Raumfahrzeuge auf dem Mond aufzutanken, die Mondoberfläche in eine „Tankstelle“ für Missionen verwandeln, die tiefer in das Sonnensystem vordringen, wie zum Beispiel zum Mars.

Welche Rolle spielt Kohlenmonoxid im CaRD-Prozess?

Im CaRD-Prozess dient Kohlenmonoxid als kritisches chemisches Zwischenprodukt, das die erfolgreiche Reduktion von Metalloxiden innerhalb des erhitzten Mond-Regoliths bestätigt. Die Produktion von Kohlenmonoxid während der solarbetriebenen Reaktion beweist, dass der carbothermische Reaktor effektiv chemische Bindungen aufbricht, um Sauerstoff freizusetzen. Dieselben chemischen Umwandlungssysteme können auch angepasst werden, um Kohlendioxid in Sauerstoff und Methan für zukünftige Marsmissionen umzuwandeln.

Diese chemische Vielseitigkeit macht die CaRD-Technologie zu einer dual nutzbaren Innovation für die Erforschung des Sonnensystems. Während der aktuelle Fokus auf dem Mond liegt, ist die Solarchemie, die beim Management kohlenstoffbasierter Gase zum Einsatz kommt, direkt auf die Marsatmosphäre anwendbar. Auf dem Mars, wo Kohlendioxid reichlich vorhanden ist, könnten ähnliche Reaktoren den notwendigen Sauerstoff für die Lebenserhaltung und Methan für den Treibstoff der Rückreise liefern. Die Tests des integrierten Prototyps haben bestätigt, dass diese nachgeschalteten Gasanalysesysteme robust genug sind, um die harten, vakuumähnlichen Bedingungen zu bewältigen, die für Weltraumoperationen erforderlich sind.

Auswirkungen auf das Artemis-Programm und darüber hinaus

Die erfolgreichen Tests des CaRD-Prototyps markieren den Übergang von der theoretischen Forschung zur praktischen Fertigung im Weltraum. Durch den Nachweis, dass konzentriertes Sonnenlicht die für die carbothermische Reduktion erforderliche intensive Hitze liefern kann, haben die Forscher bewiesen, dass wir nicht auf Kernenergie oder massive Batterieanordnungen für die thermische Verarbeitung angewiesen sind. Diese Abhängigkeit von Solarenergie macht das System nachhaltiger und einfacher am Mond-Südpol einsetzbar, wo Gipfel des ewigen Lichts einen fast ständigen Zugang zur Sonne bieten.

• Ressourcen-Nachhaltigkeit: Nutzt 100 % lokales Regolith und erneuerbare Solarenergie.
• Skalierbarkeit: Das Reaktordesign kann hochskaliert werden, um größere Mondkolonien zu unterstützen.
• Interplanetarer Nutzen: Die Kerntechnologie ist für die In-Situ-Ressourcennutzung auf dem Mars anpassbar.
• Kostensenkung: Senkt den „Preis pro Liter“ Sauerstoff im tiefen Weltraum erheblich.

Zukünftige Richtungen für die lunare Solarchemie

Mit Blick in die Zukunft plant das CaRD-Team, die Integration von Solarkonzentrator und Reaktor zu verfeinern, um den extremen Temperaturschwankungen der Mondumgebung standzuhalten. Zukünftige Phasen des Projekts werden voraussichtlich Tests der Hardware in Vakuumkammern umfassen, die die Mondatmosphäre und die thermischen Bedingungen genauer simulieren. Wissenschaftler untersuchen auch, wie verschiedene Arten von Regolith – von Hochlandmaterialien bis hin zu basaltischen Mare-Böden – die Effizienz des Sauerstoffextraktionsprozesses beeinflussen.

Die langfristige Vision der NASA sieht eine vollautomatische Sauerstoff-Produktionsanlage auf der Mondoberfläche vor. Eine solche Anlage würde autonom arbeiten und Sauerstoff in kryogenen Tanks speichern, bevor die menschlichen Besatzungen eintreffen. Im Zuge des Fortschritts der Artemis-Missionen wird die Integration von Solarchemie und robotischem Bergbau die Grundlage für eine selbsterhaltende Mondwirtschaft bilden und den Weg für den nächsten großen Sprung in der menschlichen Exploration ebnen.

Umweltnotiz: Während sich die NASA auf die lunare Chemie konzentriert, könnten Beobachter auf der Erde heute eine erhöhte atmosphärische Aktivität feststellen. Nach aktuellen Daten vom 13. Februar 2026 ist in nördlichen Regionen, einschließlich Fairbanks, Alaska, und Reykjavik, Island, eine moderate (G1) Aurora mit einem Kp-Index von 5 sichtbar.