NASAs “Super-Kühlschrank” soll bemannte Mars-Mission ermöglichen

Schon seit den 70er-Jahren zieht es manche Menschen auf den Mars. Und auch heute arbeiten Personen wie Elon Musk daran, Mars-Missionen möglich zu machen. Sein Unternehmen SpaceX möchte das erste Starship im Jahr 2026 Richtung Mars schicken.

Es gibt viele Gründe, warum es Menschen bisher noch nicht gelungen ist, einen Fuß auf den roten Planeten zu setzen. Einer davon ist der Treibstoff. Forscher der NASA haben einen “Super-Kühlschrank” getestet, mit dem zumindest ein Treibstoffproblem gelöst werden könnte. 

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Flüchtiger Treibstoff 

Menschen zum Mars zu bringen ist eine große Herausforderung. Denn man muss nicht nur sichergehen, dass sie ankommen, sondern auch wieder auf ihren Heimatplaneten, die Erde, zurückkehren können.

Dafür braucht es große Raumschiffe, eine möglichst kurze Missionsdauer und ganz viel Treibstoff. Damit der Treibstoff Platz hat, braucht es große Tanks. Diese werden dann mit sogenannten kryogenen Flüssigkeiten, also mit flüssigem Wasserstoff, Methan oder Sauerstoff gefüllt. 

Wie der Name verrät, handelt es sich um Treibstoffe, die bei sehr niedrigen Temperaturen gelagert werden müssen. Flüssiger Wasserstoff siedet bei einer Temperatur von -252,9 Grad Celsius, flüssiger Sauerstoff bei -183 Grad Celsius und flüssiges Methan bei -161,6 Grad Celsius. Bei Temperaturen, die höher sind, geht der flüssige Treibstoff in den gasförmigen Zustand über. 

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Damit die Tanks durch den Gasdruck nicht explodieren, müssen sie entlüftet werden - der gasförmige Treibstoff wird abgelassen. Bei kurzen Flügen wäre das egal, aber nicht bei der Reise zum Mars. Berechnungen zufolge müsste man bei einem derzeit üblichen Tank, der 38 Tonnen Wasserstoff hält, innerhalb eines Jahres mit 16 Tonnen Verlust rechnen. Das heißt: Bis man den Mars erreicht hat, muss so viel Treibstoff abgelassen werden, dass für den Rückflug zur Erde nicht mehr genug übrig bleibt.

Ein 2-stufiges Kühlsystem 

Die NASA arbeitet deshalb an einem System mit “modernster Isolierung und aktiver Kühlung”. Dabei handelt es sich um eine Art Superkühlschrank. Das Ziel des sogenannten Cryogenic Fluid Management Portfolio Projects ist, keine Verdampfungsverluste mehr in Kauf nehmen zu müssen. 

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Bei dem sogenannten Kryokühler handelt es sich um ein 2-stufiges Kühlsystem, das auf einem Prüfstand in Alabama 3 Monate lang getestet wird. Das “Tube on Tank”-System besteht aus 2 Kühlkreisläufen, die in eine metallisierte Isolierung und einen Hitzeschild eingebettet sind. 

Im ersten Kühlkreislauf wurden vereinfacht gesagt Rohre um den Treibstofftank gewickelt, durch die flüssiges Helium mit einer Temperatur von -253 Grad Celsius fließt. Dadurch wird der Treibstoff im Inneren des Tanks gekühlt. Der Tank wurde dann in eine mehrschichtige Isolierdecke eingewickelt, wobei sich ein Aluminium-Hitzeschild zwischen den Schichten befindet, das die eingringende Wärme ableitet. Der zweite Kühlkreislauf enthält wärmeres Helium (-183 Grad Celsius) und ist in den Hitzeschild integriert. 

Durch dieses System können Treibstoffe laut den Forschern unbegrenzt gekühlt werden, zumindest so lange es genug Strom für den Superkühlschrank gibt. Weil dadurch die Treibstoffverluste entfallen, kann man auch kleinere Tanks verbauen, bzw. die Kapazitäten am Raumschiff für wertvolle Nutzlast verwenden.