NASA’s CaRD onttrekt zuurstof aan maanregoliet

Solaire chemie: NASA demonstreert methode om zuurstof uit maanregoliet te winnen met behulp van geconcentreerd zonlicht

Onderzoekers van NASA hebben met succes een baanbrekende methode gedemonstreerd om zuurstof te winnen uit gesimuleerde maanbodem met behulp van de kracht van geconcentreerde zonne-energie. Deze mijlpaal, bereikt via het Carbothermal Reduction Demonstration (CaRD)-project, maakt gebruik van een door de zon aangedreven chemische reactie om regoliet af te breken, wat een duurzaam pad biedt voor langdurige menselijke aanwezigheid op de maan. Door lokaal levensondersteunende verbruiksartikelen en stuwstof te produceren, vermindert deze technologie de logistieke last van het transport van zware voorraden vanaf de aarde aanzienlijk.

De ontwikkeling van In-Situ Resource Utilization (ISRU)-technologieën is een hoeksteen van het Artemis-programma, dat tot doel heeft een permanente basis te vestigen op de zuidpool van de maan. Om een menselijke bemanning maanden- of jarenlang te ondersteunen, moeten ruimtevaartorganisaties afstappen van de totale afhankelijkheid van de aarde. Het rechtstreeks winnen van zuurstof uit het maanoppervlak — waar het chemisch gebonden is in de minerale oxiden van het maanregoliet — wordt beschouwd als de meest efficiënte manier om te voorzien in inadembare lucht en vloeibare zuurstof voor raketmotoren.

Wat is NASA's Carbothermal Reduction Demonstration (CaRD)-project?

NASA’s Carbothermal Reduction Demonstration (CaRD) is een technologische pilot die geconcentreerde zonne-energie gebruikt om zuurstof te winnen uit gesimuleerd maanregoliet via een door de zon aangedreven chemische reactie. Op 13 februari 2026 voltooide het team de geïntegreerde prototypetesten, waarbij met succes zuurstof werd geproduceerd en de productie van koolmonoxide werd bevestigd. Dit project integreert hardware van de particuliere sector en meerdere NASA-centra om de mogelijkheden voor productie op de maan te valideren.

Het CaRD-project vertegenwoordigt een enorme gezamenlijke inspanning op het gebied van lucht- en ruimtevaarttechniek en planetaire wetenschap. Het geïntegreerde prototype maakte gebruik van een carbothere zuurstofproductiereactor ontwikkeld door Sierra Space, die werd gekoppeld aan een geavanceerde zonneconcentrator ontworpen door NASA’s Glenn Research Center in Cleveland. Om ervoor te zorgen dat de zonne-energie met hoge precisie werd gefocust, maakte het team gebruik van gespecialiseerde spiegels van Composite Mirror Applications. Het gehele systeem werd gereguleerd door avionica, software en gasanalysesystemen ontwikkeld in NASA’s Kennedy Space Center, terwijl NASA’s Johnson Space Center het algemene projectbeheer en de systeemtechniek verzorgde.

Waarom is het winnen van zuurstof uit regoliet belangrijk voor maanverkenning?

Het winnen van zuurstof uit maanregoliet is essentieel omdat het lokaal voorziet in inadembare lucht voor astronauten en stuwstof voor raketten, waardoor de kosten en complexiteit van ruimtemissies drastisch worden verlaagd. Door gebruik te maken van lokale hulpbronnen kan NASA de massa die nodig is voor lancering vanaf de aarde minimaliseren. Deze capaciteit is de sleutel tot het transformeren van de maan van een bestemming voor korte bezoeken naar een langetermijnknooppunt voor diepe ruimteverkenning.

De logistieke voordelen van deze "leven van het land"-benadering kunnen niet genoeg worden benadrukt. Momenteel vereist elke kilogram zuurstof of brandstof die naar de maan wordt gestuurd een enorme hoeveelheid energie en kosten om aan de zwaartekracht van de aarde te ontsnappen. Door zuurstof van het maanoppervlak te oogsten, kunnen missieplanners meer capaciteit voor de nuttige last toewijzen aan wetenschappelijke instrumenten en habitatmodules. Bovendien zou de mogelijkheid om ruimtevaartuigen op de maan bij te tanken het maanoppervlak kunnen veranderen in een "tankstation" voor missies die verder het zonnestelsel in gaan, zoals naar Mars.

Welke rol speelt koolmonoxide in het CaRD-proces?

In het CaRD-proces dient koolmonoxide als een cruciaal chemisch tussenproduct dat de succesvolle reductie van metaaloxiden in het verhitte maanregoliet bevestigt. De productie van koolmonoxide tijdens de door de zon aangedreven reactie bewijst dat de carbothere reactor effectief chemische bindingen verbreekt om zuurstof vrij te maken. Dezelfde chemische conversiesystemen kunnen ook worden aangepast om kooldioxide om te zetten in zuurstof en methaan voor toekomstige Marsmissies.

Deze chemische veelzijdigheid maakt de CaRD-technologie tot een innovatie voor dubbel gebruik voor de verkenning van het zonnestelsel. Hoewel de huidige focus op de maan ligt, is de solaire chemie die betrokken is bij het beheer van op koolstof gebaseerde gassen direct toepasbaar op de atmosfeer van Mars. Op Mars, waar kooldioxide overvloedig aanwezig is, zouden soortgelijke reactoren de nodige zuurstof voor levensondersteuning en methaan voor de stuwstof voor de terugreis kunnen leveren. De geïntegreerde prototypetesten hebben bevestigd dat deze stroomafwaartse gasanalysesystemen robuust genoeg zijn om de zware, vacuümachtige omstandigheden te weerstaan die vereist zijn voor ruimteoperaties.

Implicaties voor het Artemis-programma en daarna

De succesvolle test van het CaRD-prototype markeert een overgang van theoretisch onderzoek naar praktische productie in de ruimte. Door aan te tonen dat geconcentreerd zonlicht de intense hitte kan leveren die nodig is voor carbothere reductie, hebben onderzoekers bewezen dat we niet afhankelijk hoeven te zijn van nucleaire energie of enorme batterijpakketten voor thermische verwerking. Deze afhankelijkheid van zonne-energie maakt het systeem duurzamer en gemakkelijker in te zetten op de zuidpool van de maan, waar pieken van eeuwig licht bijna constante toegang tot de zon bieden.

• Duurzaamheid van hulpbronnen: Maakt gebruik van 100% lokaal regoliet en hernieuwbare zonne-energie.
• Schaalbaarheid: Het reactorontwerp kan worden opgeschaald om grotere maankolonies te ondersteunen.
• Interplanetaire bruikbaarheid: De kerntechnologie is aanpasbaar voor In-Situ Resource Utilization op Mars.
• Kostenbesparing: Verlaagt de "prijs per liter" zuurstof in de diepe ruimte aanzienlijk.

Toekomstige richtingen voor solaire chemie op de maan

Vooruitkijkend is het CaRD-team van plan om de integratie van de zonneconcentrator en de reactor te verfijnen om de extreme temperatuurschommelingen van de maansomgeving te weerstaan. Toekomstige fasen van het project zullen waarschijnlijk het testen van de hardware in vacuümkamers omvatten die de atmosfeer van de maan en de thermische omstandigheden nauwer simuleren. Wetenschappers onderzoeken ook hoe verschillende soorten regoliet — variërend van hooglandmaterialen tot basaltische mare-bodems — de efficiëntie van het zuurstofwinningsproces beïnvloeden.

De langetermijnvisie voor NASA omvat een volledig geautomatiseerde zuurstofproductiefabriek op het maanoppervlak. Een dergelijke faciliteit zou autonoom werken en zuurstof opslaan in cryogene tanks vóór de aankomst van menselijke bemanningen. Naarmate de Artemis-missies vorderen, zal de integratie van solaire chemie en robotische mijnbouw de basis vormen van een zelfvoorzienende maaneconomie, wat de weg vrijmaakt voor de volgende grote sprong in de menselijke verkenning.

Milieunotitie: Terwijl NASA zich concentreert op de chemie van de maan, kunnen waarnemers op aarde vandaag verhoogde atmosferische activiteit opmerken. Volgens recente gegevens van 13 februari 2026 is er een Gematigd (G1) poollicht zichtbaar in noordelijke regio's, waaronder Fairbanks, Alaska en Reykjavik, IJsland, met een Kp-index van 5.