Forscher haben damit begonnen, flüssige Lösungsmittel zu identifizieren, die möglicherweise zur Gewinnung notwendiger Baumaterialien aus dem Staub von Mond- und Marsgesteinen verwendet werden könnten. Diese Forschung und Entwicklung ist ein wichtiger Teil der Ermöglichung einer langfristigen Weltraumforschung. Mithilfe von maschinellem Lernen und Computermodellierung haben Forscher der Washington State University etwa ein halbes Dutzend Lösungsmittelkandidaten identifiziert, die Materialien auf dem Mond und dem Mars extrahieren könnten, die für den 3D-Druck verwendet werden könnten.
Über die von Soumik Banerjee, außerordentlicher Professor an der School of Mechanical and Materials Engineering der Washington State University, geleitete Arbeit wurde im Journal of Physical Chemistry B berichtet.
Starke Lösungsmittel, sogenannte ionische Flüssigkeiten, sind Salze in flüssigem Zustand. „Die maschinelle Lernarbeit hat uns von 20.000 Fuß auf die 1.000-Fuß-Ebene gebracht“, sagte Banerjee. „Wir konnten sehr schnell eine große Anzahl ionischer Flüssigkeiten auswählen und dann die wichtigsten Faktoren wissenschaftlich verstehen, die darüber entscheiden, ob ein Lösungsmittel ein Material lösen kann.“
Banerjees Arbeit wird von der NASA finanziert, die im Rahmen ihrer Artemis-Mission Menschen zum Mond und dann tiefer in den Weltraum, einschließlich des Mars, zurückbringen möchte. Um solche Langzeitmissionen zu ermöglichen, müssen Astronauten jedoch auf Materialien und Ressourcen zugreifen, die in diesen außerirdischen Umgebungen vorkommen, und mithilfe der 3D-Drucktechnologie Strukturen, Werkzeuge oder Teile aus Grundelementen herstellen, die aus Mond- oder Marsboden gewonnen werden.
„Für die NASA ist die In-situ-Ressourcennutzung in den nächsten Jahrzehnten eine große Sache“, sagte Banerjee. „Andernfalls müssen wir unerschwinglich große Mengen an Material von der Erde transportieren.“
Die Beschaffung dieser Baustoffe muss umweltfreundlich und energiesparend erfolgen. Auch die Methode zur Gewinnung des Elements kann kein Wasser nutzen, da es auf dem Mond kein Wasser gibt.
Banerjees Forschungsgruppe untersucht seit mehr als einem Jahrzehnt ionische Flüssigkeiten für Batterien, und dies könnte die Antwort sein.
Das Testen jeder möglichen ionischen Flüssigkeit im Labor ist jedoch teuer und zeitaufwändig. Daher verwendeten die Forscher maschinelles Lernen und Modellierungstechniken auf atomarer Ebene, um Hunderttausende in Frage kommende ionische Flüssigkeiten zu sichten. Sie sind auf der Suche nach ionischen Flüssigkeiten, die Mond- und Marsmaterialien verdauen, lebenswichtige Elemente wie Aluminium, Magnesium und Eisen extrahieren, sich selbst regenerieren und möglicherweise Sauerstoff oder Wasser als Nebenprodukt produzieren können, um zur Lebenserhaltung beizutragen.
Nachdem die Forscher die wünschenswerten Eigenschaften eines Lösungsmittels ermittelt hatten, fanden sie etwa sechs äußerst wünschenswerte Kandidaten. Wichtige Erfolgsfaktoren sind die Größe der Molekülionen, aus denen das Salz besteht, die Oberflächenladungsdichte (also die Ladung pro Flächeneinheit des Ions) und die Mobilität der Ionen in der Flüssigkeit.
In einer anderen Studie testeten die Forscher in Zusammenarbeit mit Forschern der University of Colorado mehrere ionische Flüssigkeiten im Labor auf ihre Fähigkeit, Verbindungen aufzulösen. Sie hoffen, irgendwann einen Reaktor im Labor- oder Pilotmaßstab bauen und mögliche Lösungsmittel mithilfe von Materialien testen zu können, die vom Mond gewonnen wurden.
Zusammengestellte Quelle: ScitechDaily