Entwicklung in situ-Produktionstechniken

Irgend ein paar Vorschläge wie das gehen könnte?
Ggf. "irdische" analoge Prozesse?

Gruss
Thorsten

Was mit großer Sicherheit geht ist brennen von ziegelähnlichem Material, hierzu wird nur Hitze in der Regel über 900° benötigt und die halten schon mal einen kurzen Flammenstoß sehr gut aus.
Das Material dazu findet sich vermutlich überall und einen Vorteil hat der Mars ja, ein Schiff hat dort sehr viel weniger Gewicht.

Prinzipiell wird die Schwefelgewinnung im großen Maßstab auf der Erde durchgeführt (im Claus-Verfahren und Faber-Verfahren).
Prozeßtechnik ist sehr ausgereift, aber die Ausgangsstoffe sind wahrscheinlich andere (unterirdische Lagerstätten in den USA und ebenso aus Rohöl/-gas (Schwefelwasserstoffanteil)).

Ziegelbrennen ist höchst uneffektiv für Landeplätze auf dem Mars, man könnte stattdessen auf den Schichtsilikaten im Planum chaos landen. diese dann verwerten... für andere Anwendungen

Auf der Erde ist wohl vor allem Wasser (=Eis), Pflanzen und natürlich Fels dafür zuständig das Oberflächen fest sind.
Dann gibt's natürlich auch Luftgetrocknete Lehmböden, die Frage ist ob man sowas auf dem Mars findet und ob die auch unter der extremen Trockenheit an der Oberfläche fest bleiben?
Im Prinzip sind das Lehmziegel (Adobe), vielleicht wäre das ein guter Sponsor um da mal Forschungsgelder locker zu machen.
Soweit ich das verstanden habe härtet Lehm aus, wird also in Grenzen ziemlich fest und soweit ich mich erinnere hat Curiosity Lehm gefunden!

"Claus-Prozess"...
Hm, also (netto) H₂S + ½O₂ -> S + H₂O

Wir brauchen also Schwefelwasserstoff und Sauerstoff und bekommen dafür Wasser.
Das könnte elektrolytisch in H₂ und ½O₂ gespalten werden => Sauerstoff ist da.

Mit dem Wasserstoff könnte man wohl das Schwefel-"Erz" reduzieren, mit 'nem Sonnenofen.
Hört sich nicht schlecht an... 

Welche Temperatur bräuchte man da?
Sonstige Meinungen?

Gruss
Thorsten

Im aktuellen Bulletin der AusIMM (Australasian Society of Mining and Metallurgy) gibt es einem Artikel zu terestrischen Aufbereitungstechnologien, ihrer moeglichen Anwendung im All und damit verbundenen Problemen:

Resource recovery in space

Ich stell mir grad vor, wie in der Nähe einer Habitat-Wand aus Schwefelbeton ein energiereicher Nebenschluß entsteht. Kein Kurzschluß, der eine Sicherung kommen lassen würde, sondern eine hohe Widerstandserwärmung (>140°). Z.B. wie es in Kohlefaserverbundwerkstoffen möglich ist. Unbemerkt längere Zeit.
Zwei Varianten-
- es schmilzt ein Loch in die Wand
- es fängt, wenn genug Schwefel ausgeschmolzen ist, an zu brennen

Ich weiß, Techniker mit Vorstellungskraft sind die Bremse jeder fröhlichen Ingenieurshöhenflüge 

Ich glaube nicht das Schwefel dafür verwendet wird, nicht einmal wegen möglicher Gefahren, sondern wegen der Verfügbarkeit.
Das was lokal vor allem vorhanden ist wird man versuchen zu nehmen, alles andere ist von der Logistik vermutlich unwirtschaftlich.
Es ist klar, man braucht druckfeste Behausungen für nahezu alles und möglichst groß sollen die auch noch sein.
Will oder kann man Behausungen nicht undurchsichtig (Sonne!) gestalten, muss man die Barrieren zur Außenwelt auch nicht durchsichtig machen ohne den Schutz zu vernachlässigen.

Das was man vermutlich auf jeden Fall reichlich finden muss ist Wasser und damit vermutlich auch gelöste Salze.
Da man Salze vermutlich eher nicht im Wasser brauchen kann, müssen diese eh aus dem Wasser heraus
und damit steht deren Weiterverarbeitung zumindest kein logistisches Problem entgegen.

Dumm nur das wir heute fast keine Ahnung haben was vorhanden ist und was eher nicht,
eine Aufgabe die auf jeden Fall vorab geklärt werden muss.

Na ich glaubs ja auch nicht und hoffe es auch nicht, selbst wenn man dort auf puren Schwefel stoßen sollte. Aber es las sich hier ein bissel so, daß das ernsthaft mit in Betracht gezogen würde. Mal ganz abgesehen davon, daß eine hübsch einfach aussehende chemische Formel noch lange keine Maschine ist, wo drin ein hocheffizienter Prozeß abläuft.
Was nicht heißt, daß Schwefelbeton nicht was Brauchbares ist. Später vielleicht. Wenn man Energie und Metallurgie reichlich hat. Und auch den Verlust einer abgefackelten Rovergarage in Kauf nehmen kann. Für Wohnhabitate würd ichs trotzdem nicht nehmen. Schwefeldioxyd ist irgendwie unangenehm, glaub ich 

Meiner Meinung nach wird man neben Treibstoff und Trinkwasser als erstes synthetische Öle und Fette herstellen und daraus verschiedene Kunststoffe.
Damit dann hochfeste Folien um damit Röhren zu bauen. Anschließend Sand darüber und gut iss es.
Dazu wird neben ein wenig Chemie und ein paar Maschinen im wesentlichen Wasser, Energie und die Außenluft benötigt.
Wasser als Resource wird sowieso in großer Menge benötigt.

Ich denke dazwischen wird erst noch die Eisen-/Stahlherstellung kommen, um einen Großteil der benötigten Maschinen selbst bauen zu können.

Das wäre zwar schön ist aber kaum wahrscheinlich, Eisen und Stahlherstellung ist sehr Energieintensiv und man muss natürlich erstmal Eisenerz finden abbauen und transportieren. Der abbau verlangt großes Bohrgerät, Sprengstoff, Räumgerät, Brecher und LKW. Ob man mit einem Elektroofen flüssiges Erz mittels CO Einblassung reduzieren kann könnte sein, aber das muss man auch erstmal herstellen. Damit man Stahl bekommt braucht man je nach Qualität noch weitere Metalle z.B. Nickel. Dagegen ist die Aluminiumgerstellung eher einfach.
Keine Frage , auf Dauer kommt man nicht darum herum, aber die erste Zeit wird man versuchen möglichst ohne Stahl zu bauen.
Ach die Räumlichkeiten stellt nicht nur dafür ein Problem da, man braucht große und unempfindliche Räume,  z.B. Lavatunnel oder Höhlen.
Ich hoffe wir werden sowas erleben.

Naja brauchbare Kunststoffe herzustellen ist auch kein Zuckerschlecken. Besonders in punkto UV-stabilität. Die nötigen Additive wären nicht zu vernachlässigen. Wie immer kommt es auf die Verfügbarkeit der Rohstoffe an. Wenn es auf dem Mars zum Beispiel reichen würde die Sedimente aufzufegen, könnte man schon recht einfach simple Baustähle erzeugen.

Na ja, zumindest die Basis nämlich C2H4 ist ziemlich einfach herzustellen, das reicht CO₂, Wasser und Energie,
die andern Stoffe sind nur ein kleiner Teil.
Man muss auch unterscheiden was man für außen- und was man innen benötigt.
Das sich sehr viel in geschützten Räumen abspielen wird, spielt der UV-Schutz dafür keine Rolle.
Bedampfen von Folien geht vielleicht auch recht einfach, falls das CO₂ mit dem geringen Luftdruck da vielleicht schon genügt.

Und additive kann man an Anfang wohl auch noch gut importieren. Eine z.b. 95% Gewichtsautonomie ist für den Anfang auch schon viel wert!

Meiner Meinung nach wird man neben Treibstoff und Trinkwasser als erstes synthetische Öle und Fette herstellen und daraus verschiedene Kunststoffe.

Plus Sauerstoff und Schutz- und Betriebsgaase (stickstoff und Aaron)

Eigentlich bekommt man weit über 95% selbst ohne den Treibstoff für den Rückflug bei einer Besiedlung sofort,
natürlich nur wenn man Wasser findet (was ich aber für sicher halte).
Alleine Wasser und Luft wird schon mal einen großer Teil davon sein. Baustoffe wie Sand, Steine und Felsen natürlich sowieso.
Lebensmittel vermutlich ebenfalls, Medikamente vermutlich fast nichts, Holz in Form von Bambus sollte ebenfalls kein Problem sein,
Und Hanfpflanze hatte früher auch einige Bedeutung als Rohstoff (neben seiner anderen Bedeutung).
Alles möglich was sich aus Kunststoff  mit dem 3D Drucker herstellen lässt, plus Luftdichte mit Fasern verstärkte Folien ebenfalls.
Vielleicht kann man Magnesium und Aluminium auch leicht erzeugen, damit sollten >98% (Masse) des Bedarfs mit lokaler Produktion
herstellbar sein.
Es wäre dann natürlich wichtig raus zu bekommen ob z.B. verarbeiteter Bambus bei 1% Erddruck und tiefen Temperaturen Stabil bleibt.

Sauerstoff steckt im CO2 drin und Argon und Stickstoff auch, natürlich bei niedrigem Druck auf dem Mars.

Ich meinte die 95 % nur auf den Plastik für den außeneinsatz bezogen.
Das sich die Plastikproduktion auch bei Import von 5% additiven ordentlich lohnt.
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Habt ihr eine Idee was man mit pressluft /Argon anfangen kann - außer automatisiert solarzellen freizublasen, als Schutzgas und in der schleuse?

Argon ist vielleicht auch ein gewisser Ersatz für Stickstoff was hilfreuch ist weil es bei der CO2 Abtrennung bei der Treibstoff Produktion leicht gewonnen werden kann.
An der Stelle sind die niedrigen Temperaturen auf dem Mars ganz hilfreich.
Es könnte aber gut sein das man z.B. beim schweißen die pure Aussenluft verwenden kann, ohne Druckerhöhung, allerdings geht das dann natürlich nur im Schutzanzug, mit Stationsdruck reicht vielleicht eine Sauerstoffmaske aus.
Das wird super interessant was für Lösungen man da finden wird.
Vielleicht werden diese anschließend sogar für die Erde bedeutet.

Durch das fokusieren auf "in Situ" für bereits den ersten Marsflug könnte sich das Startdatum des ersten Fluges um Generationen in die Zukunft verschieben.
Es gibt selbst für die Treibstoffgewinnung noch keinen Demonstrator, oder gar ein industrialisiertes Produkt welches auch auf em Mars funktionieren könnte.

Ich habe mir vor Kurzem die Power to Gas anlage im Industirepark Mainz angeschaut.
Der Wartungsaufwand ist nicht zu unterschätzen, hierbei wird dort nur H2 gewonnen.
Die Methanisierung ist dann noch mal ein zusätzlicher aufwändiger Prozess.

Ich habe mit dem Betreiber gesprochen. Ich sehe das mit der produktion von Gas seit dem pessimistosch entgegen.
Die Zwischenseicherung von Gas würde den Größten teil der Probleme der Energiewirtschaft lösen. Das ist ein Mulitmilliardenmarkt. Das vrefahren ist zu aufwendig u komplex. Das sowas autonom im kleinen Masstab funktioniert glaube ich nicht. Vor 50 Jahren dachten die Technikgläubigen auch, dass ihr Auto und der Mixer bald von einem Reaktor angetrieben werden.

Zunächst einmal wird wenn ich mich nicht irre der Sabatier-Process auf der ISS schon eingesetzt.

Wo sind den die Probleme in der Pilotanlage in Mainz gewesen? Hat man dazu was gesagt,
sind das Konstruktionsmängel, Ablagerungen die beim Process entstehen oder was?
Die entscheidende  Frage ist ob man die Prozessbedingungen wirklich vergleichen kann,
dazu hätte ich gerne ein paar Informationen.
Das mit 50 Jahren und der Technikgläubigkeit ist leider kaum hilfreich ohne die Fakten auf den Tisch zu legen, hast du den welche?
Solche Aussagen sind wenig hilfreich um Licht in das Dunkel zu bekommen.

Anders als mit der Kernfusion halte ich sowas vor allem für ein Entwicklungsproblem, aber kein Problem wo uns einfach vielleicht noch an grundlegendem Verständnis in manchen Bereichen fehlt.
Chemischen Verfahren werden selbst von komplexen Stoffen im großindustriellen Maßstab eingesetzt, Kernfusion wird derzeit noch nirgends gemacht.

Der einzige Punkt den ich sehe, das es schwer ist automatische Prozesse so zu entwickeln, dass diese über lange Zeit keine Wartung benötigen,
zumal man die Bedingungen auf der Erde nicht 100% nachstellen kann. Das könnte im Extremfall dazu führen das Tanks nicht komplett voll sind wenn man hinfliegen will,
oder man Ersatzteile und/oder Geräte zur Wartung mitnehmen wird, damit man diese wieder 100% zum Arbeiten bekommt.
Leider lassen sich solche Arbeiten von der Erde auch nicht wirklich fernsteuern, dazu sind die Signallaufzeiten einfach viel zu lange.
Na ja, die ersten Besucher werden sicher mit 3D Druckern und Werkzeug anreisen, vielleicht wäre Klempner doch eine gute Berufswahl.

Ich bin mir recht sicher dass nicht wenig dieser Anforderungen von der nötigen Effizienz des Systems her rührt.

Inkaufnahme nur geringer Effizienz Verluste kann die Komplexität schon wesentlich verringern.

Ich würde aber auch sehr den Bau von Demonstrationsanlagen begrüßen (und nein,  die Anlage von zubrin zählt da nicht)

Generell sehe ich eh noch ein weiteres Problem, derzeit gibt es keine Raumstation auf der es künstliche Schwerkraft bis auf Marslevel gibt, aber genau dies wäre sehr wichtig um z.B. festzustellen wie sich die Produktionsbedingung "lokale" Schwerkraft auswirkt. Sowas wäre auch sinnvoll um andere Einflüsse zu untersuchen, z.B. wie sich längerer Aufenthalt unter Mond, oder Marsschwerkraft auf den menschlichen Körper auswirkt.
Weiterhin könnte man Testen wie sich die Handhabung von Werkzeugen unter den Bedingungen gestalten lässt.
Gerade diese Fragen lassen sich vorab nur auf einer Raumstation ausprobieren, sind aber extrem wichtig.
Selbst sowas banales wie die Konstruktion WC's, Duschen und Waschbecken ist sehr wichtig.

Wie sieht es dort eigentlich mit alterung/ korrosion aus?

Für den Mars:
Vermutlich nahezu keine Korrosion, weil die Luft fast keinen Sauerstoff hat und ist sehr trocken ist.
Bei Kunststoffen gibt es noch Schäden durch UV-Licht und Ausgasung von Weichmachern.
Weiterhin gibt es Probleme mit den öfter sehr niedrigen Temperaturen (Versprödung).
Ein anderes Problem wird der Staub sein, vor allem bei Gelenken und Lagern wenn diese draußen genutzt werden.
Der Staub könnte sich auch als sehr lästig herausstellen wenn sich auf allen möglichen Flächen ablagert.

Korrosion könnte noch ein Thema bei der Förderung von Wasser(eis) werden, vor allem deswegen weil es vermutlich viel Salz enthält.

Immerhin fährt der Mars-Rover Opportunity
seit über 12 Jahren auf dem Mars rum,
obwohl eigentlich nur für 90 Tage gebaut.
Also allzu "giftig" kann die Umgebung dort nicht sein.

Gruss
Thorsten