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Wassergewinnung auf dem Mars: Methoden und Herausforderungen

von Wolfgang Walk · Veröffentlicht 1. März 2025 · Aktualisiert 1. März 2025

Wasser auf dem Mars: Grundlage des Lebens

Überblick

Die Besiedlung des Mars stellt eine der größten Herausforderungen der Menschheit dar. Neben Energie, Nahrung und Schutz vor der harschen Umwelt ist Wasser eine der essenziellsten Ressourcen für das Überleben auf dem roten Planeten. Ohne flüssiges Wasser auf der Oberfläche müssen alternative Methoden zur Wassergewinnung entwickelt werden. Forschungen zeigen, dass sich das Wasser auf dem Mars hauptsächlich aus unterirdischem Eis gewinnen lässt. Eine der vielversprechendsten Techniken ist die Rodriguez Well-Methode, die durch Hitze eine Kavität aus flüssigem Wasser erzeugt, das dann an die Oberfläche gepumpt werden kann. Weitere Verfahren, wie die Extraktion von Wasser aus der Atmosphäre und aus hydratisierten Mineralien, bieten ergänzende, wenn auch weniger effiziente Optionen. Diese Methoden werden kontinuierlich erforscht und weiterentwickelt, um eine langfristige Wasserversorgung auf dem Mars zu gewährleisten.

Wohnen auf dem Mars (erstellt mit Sora)

Wasserquellen auf dem Mars und ihre Verfügbarkeit

Subsurface Ice: Die Hauptquelle

Die vielversprechendste Wasserquelle auf dem Mars sind unterirdische Eisvorkommen. Diese befinden sich hauptsächlich in den mittleren Breiten, in Regionen wie Arcadia Planitia und Deuteronilus Mensae. Laut NASA-Analysen könnten diese Eisablagerungen ein Volumen von über 5 Millionen km³ erreichen. Würde dieses Eis geschmolzen, könnte es den gesamten Planeten mit einer 35 Meter tiefen Wasserschicht bedecken. Das Vorhandensein dieser großen Eisreserven bietet eine praktikable Lösung für langfristige Siedlungen auf dem Mars. Zukünftige Missionen werden diese Eisvorkommen weiter kartieren und analysieren, um die effizienteste Methode zur Extraktion zu bestimmen.

Atmosphäre: Eine unzuverlässige Option

Die Mars-Atmosphäre enthält nur etwa 0,03 % Wasserdampf, verglichen mit 1-4 % auf der Erde. Trotz der geringen Konzentration gibt es Systeme wie den Water Vapor Adsorption Reactor (WAVAR), die Wasserdampf adsorbieren und durch Erhitzung wieder freisetzen. Diese Methode ist jedoch nicht effizient genug, um eine gesamte Kolonie zu versorgen. Dennoch könnte sie als ergänzende Methode nützlich sein, insbesondere in Kombination mit anderen Technologien. Zukünftige Forschungen könnten neue Wege zur Verbesserung dieser Technologie finden, beispielsweise durch die Nutzung fortschrittlicher Adsorptionsmaterialien oder neuer energetischer Ansätze.

Hydratisierte Mineralien: Eine Notfalllösung

Einige Mars-Gesteine enthalten hydratisierte Mineralien wie Gips, die durch Hitze Wasser freisetzen können. Wissenschaftler untersuchen derzeit Methoden, um mit Hochdruckwasserstrahlen oder Mikrowellen dieses Wasser zu extrahieren. Diese Methode benötigt jedoch viel Energie und ist daher nur eine ergänzende Lösung. Dennoch könnten neue Techniken wie die Nutzung von Sonnenenergie zur selektiven Erhitzung dieser Mineralien die Effizienz dieser Methode verbessern.

Hauptmethode: Wassergewinnung aus unterirdischem Eis

Die Rodriguez Well-Technik

Der effizienteste Weg zur Wassergewinnung ist die Rodriguez Well-Methode, die ursprünglich für Polargebiete auf der Erde entwickelt wurde. Hierbei wird durch Wärmeaustauscher eine unterirdische Höhle im Eis erzeugt. Die so entstandene flüssige Wasserkammer wird mit Pumpen an die Oberfläche befördert. Ein Teil des Wassers wird für den Kreislauf genutzt, während der Rest für den menschlichen Gebrauch bestimmt ist. Dieses System könnte mithilfe autonomer Roboter kontinuierlich gewartet und erweitert werden, um eine langfristige Wasserversorgung sicherzustellen.

Vorteile der Rodriguez Well-Methode:

Erlaubt kontinuierlichen Wasserfluss über Jahre
Energieeffizient im Vergleich zu anderen Methoden
Nutzbar in Regionen mit hochreinem Eis
Kann mit anderen Wassergewinnungsmethoden kombiniert werden

Herausforderungen:

Hoher Energiebedarf für die Erhitzung des Eises
Mischungen aus Staub und Felsen können die Effizienz senken
Tiefe der Höhle begrenzt die Langzeitnutzung
Abhängigkeit von zuverlässigen Energiequellen

Ergänzende Methoden: Wasserdampf und mineralisches Wasser

WAVAR: Wasser aus der Atmosphäre

Das WAVAR-System nutzt Zeolith-Siebe zur Adsorption von Wasserdampf. Durch Erwärmen wird das Wasser freigesetzt und kondensiert. Diese Methode ist universell einsetzbar, liefert jedoch nur geringe Mengen Wasser. Zukünftige Entwicklungen könnten die Effizienz steigern und die Skalierbarkeit verbessern.

Extraktion aus hydratisierten Mineralien

Ein alternativer Ansatz ist die Gewinnung von Wasser durch Erhitzen von Mineralien. Aktuelle NASA-Studien erforschen die Nutzung von Hochdruckwasserstrahlen, um Mineralien wie Gips aufzuspalten und deren gebundenes Wasser freizusetzen. Dies könnte eine wertvolle Backup-Lösung sein, ist jedoch extrem energieintensiv. Ein hybrides System, das mehrere Wasserquellen kombiniert, könnte für Langzeitmissionen besonders wertvoll sein.

Standortwahl: Wo sollten Mars-Kolonien gebaut werden?

Die Wahl des richtigen Standorts ist entscheidend. Ideale Gebiete sind Regionen mit hohem Eisgehalt in den oberen 10-15 Metern der Oberfläche. NASA’s Subsurface Water Ice Mapping (SWIM) Projekt zeigt, dass besonders Arcadia Planitia vielversprechend ist. Die zukünftige Mars Ice Mapper Mission soll genauere Daten liefern, um die besten Kolonialisierungsorte zu bestimmen. Darüber hinaus wird die Entwicklung von Robotertechnologien zur Erkundung und Erschließung neuer Wasserquellen eine entscheidende Rolle spielen.

Wasserbedarf und Skalierbarkeit

Eine Mars-Kolonie von zehn Personen benötigt täglich mindestens 10-20 Liter Wasser pro Person. Für größere Siedlungen oder Treibstoffproduktion steigen die Anforderungen erheblich. Studien zeigen, dass atmosphärische Extraktion nur 0,02 kg Wasser pro Stunde und Person liefert – viel zu wenig im Vergleich zu den benötigten 0,6 kg pro Stunde und Person. Daher sind großflächige Eis-Extraktionsmethoden unabdingbar. Ein Netzwerk autonomer Extraktionssysteme könnte dazu beitragen, die Effizienz und Nachhaltigkeit der Wasserversorgung zu maximieren.

Fazit

Die Wasserversorgung auf dem Mars ist eine der größten Herausforderungen für zukünftige Kolonien. Die effizienteste Lösung ist die Gewinnung von Wasser aus unterirdischem Eis mittels der Rodriguez Well-Technik. Ergänzende Methoden wie die Wassergewinnung aus der Atmosphäre oder aus hydratisierten Mineralien könnten eine zusätzliche Absicherung bieten, sind jedoch weniger effizient. Die Standortwahl wird eine Schlüsselrolle für den Erfolg der Besiedlung spielen. Zukünftige Forschungen und Missionen werden dazu beitragen, die besten Methoden zu verfeinern und eine nachhaltige Wasserquelle für den Mars zu schaffen. Mit technologischen Fortschritten und gezielter Forschung könnte eine dauerhaft besiedelte Mars-Kolonie Realität werden.