Neben den sehr sichtbaren Bereichen der Weltraumforschung gibt es ein Segment, das von der Öffentlichkeit weitgehend unbemerkt bleibt. Dabei wird auch hier viel Geld investiert. Die Rede ist von der Erforschung von Technologien, die eine effektive Nutzung von Weltraumressourcen ermöglichen könnten. Ganz vorne auf dieser Agenda steht die Suche nach dem besten Weg, um auf dem Mond Sauerstoff zu produzieren.

Zu diesem Zweck soll im Rahmen des Monderforschungsprogramms Artemis der US-Weltraumbehörde Nasa auch ein Rover auf den Erdtrabanten geschickt werden, der Mondgestein sammeln soll, um daraus letztendlich atembaren Sauerstoff zu entnehmen. Das klingt für den Laien zunächst kontraintuitiv, haben wir den Mond doch bislang als überaus lebensfeindlich wahrgenommen.

Und tatsächlich besteht die extrem dünne Atmosphäre des Mondes hauptsächlich aus Wasserstoff, Neon und Argon. Das können (und wollen) Säugetiere nicht atmen. Tatsächlich zeigt die Forschung indes, dass es auf dem Erdbegleiter sogar reichlich Sauerstoff gibt. Das Problem: Er ist im Regolith eingeschlossen. Das ist die Schicht aus Gestein und feinem Staub, die die Mondoberfläche bedeckt.

Weil der Mond im Wesentlichen aus denselben Gesteinen wie die Erde besteht, lassen sich Annahmen über den verfügbaren Sauerstoff treffen. So dominieren Mineralien wie Kieselsäure, Aluminium, Eisen- und Magnesiumoxid die Mondlandschaft. Alle diese Mineralien enthalten Sauerstoff, allerdings nicht in einer für unsere Lungen zugänglichen Form.

Der Unterschied zwischen dem „Boden“ des Mondes und jenem der Erde besteht darin, dass er vollständig aus Regolith besteht, während dieser Regolith auf der Erde durch eine Vielzahl von Organismen über Millionen von Jahre zu einem Stoff umgeformt wurde, den wir bislang nur auf der Erde nachweisen konnten und der bemerkenswerte physikalische, chemische und biologische Eigenschaften aufweist. Das Ergebnis ist eine Matrix aus Mineralien, die in den ursprünglichen Gesteinen nicht vorhanden war. Bei den Materialien auf der Mondoberfläche hingegen handelt es sich im Wesentlichen um Regolith in seiner ursprünglichen, unberührten Form.

Die gute Nachricht dessen: Der Regolith des Mondes besteht zu etwa 45 Prozent aus Sauerstoff, der allerdings fest an die oben erwähnten Mineralien gebunden ist. Er lässt sich nur mit Energieeinsatz nutzbar machen. Das dazu erforderliche Verfahren gibt es bereits und heißt Elektrolyse.

Auf der Erde wird dieses Verfahren häufig eingesetzt, etwa bei der Herstellung von Aluminium. Ein elektrischer Strom wird über Elektroden durch eine flüssige Form von Aluminiumoxid geleitet, um das Aluminium vom Sauerstoff zu trennen, wodurch Sauerstoff als Nebenprodukt entsteht. Auf dem Mond wäre der Sauerstoff das Hauptprodukt. Da das Verfahren sehr energieaufwendig ist, müsste es durch Sonnenenergie oder andere auf dem Mond verfügbare Energiequellen unterstützt werden.

An einer Umsetzung wird indes bereits gearbeitet. Anfang dieses Jahres kündigte das in Belgien ansässige Startup-Unternehmen Space-Applications-Services an, drei Versuchsreaktoren zu bauen, um den Prozess der Sauerstoffherstellung durch Elektrolyse zu verbessern. Das Unternehmen geht davon aus, dass es die Technologie bis 2025 im Rahmen der ISRU-Mission (In-Situ-Ressourcennutzung) der Europäischen Weltraumorganisation Esa auf den Mond bringen kann.

Die Bemühungen scheinen nicht unnütz. Denn es lässt sich berechnen, wie viel Sauerstoff der Mond liefern könnte. Laut einer Berechnung des Bodenforschers John Grant von der Southern-Cross-Universität im australischen Queensland reichen allein die oberen zehn Meter der relativ frei zugänglichen Gesteinsschichten des Mondes, um genug Sauerstoff zu liefern, um acht Milliarden Menschen 100.000 Jahre lang zu versorgen.

Dabei geht Grant von der optimistischen Annahme aus, dass es gelingen kann, den kompletten Sauerstoff aus den oberen zehn Metern zu extrahieren. Zudem geht er davon aus, dass jeder Kubikmeter Mondregolith im Durchschnitt 1,4 Tonnen Mineralien, davon etwa 630 Kilogramm Sauerstoff, birgt. Nach Angaben der Nasa benötigt der Mensch zum Überleben etwa 800 Gramm Sauerstoff pro Tag. Mit diesen 630 Kilogramm Sauerstoff könnte ein Mensch damit etwas mehr als zwei Jahre überleben. Der Rest ist einfache Multiplikation.