Entwicklung in situ-Produktionstechniken

Ich denke es ist ziemlich entwürdigend zu behaupten die (=Menschen) bei SpaceX sind blöde, aber gut,
vielleicht ist sollte man C-3PO einladen hier mitzumachen, der ist Speziallist für feines Benehmen und könnte nebenbei auch noch ein paar Dokumente vom Russischen ins Deutsche übersetzen.

Ich habe das übrigens auch nicht behauptet, sondern lediglich darauf hingeweisen, dass Methan niemals Schwefelatome enthält. Erdgas ist aber eben nicht hundertprozentig gleich Methan, sondenr enthält immer irgendwelche Beimischungen, die Schwefel enthalten können.

Übrigens könnte das Wasser bzw. Eis auf dem Mars auch Schwefelverbindungen enthalten - ist halt alles Natur. Schwefel, auch in reiner Form, wird oft von Vulkanen freigesetzt, und die hat es auf dem Mars definitiv gegeben.

Soweit ich weiß gibts heutzutage kaum stabile Elemente die keine Verwendung finden, aber gut das gehört wieder nicht hier her.

Zitat von: McFire am 29. Juni 2014, 21:23:44

Gottchen seid Ihr alle optimistisch, was komplexe Herstellungsprozesse auf dem Mars angeht.
Achso es ist die Rede von 2087....

Weder Elektrolyse noch der Sabatier-Prozess sind komplexe Herstellungsprozesse. Als Zubrin damals seine Mars-Direkt Architektur vorgestellt hat, hat er für Demonstrationszwecke mal eben ein Gerät für den Sabatier-Prozess gebaut. Er ist kein Chemiker aber das hat er ohne Probleme hingekriegt. Er hat damals allerdings mit Wasserstoff gearbeitet und sein Plan hat auch das mitnehmen von Wasserstoff zum Mars vorgesehen. Das wäre dabei die größte technische Hürde gewesen, hat sich inzwischen aber durch den Nachweis von Wasser erledigt.

Natürlich sind El. und S. nicht komplex. Und ich habe auch schon in den 60ern so eine Apparatur gebaut (mit ausgedienten Senderöhren), womit der Herr Gerst jetzt in der ISS Metalle schmilzt. Aber ich und ebenso der Herr Zubrin haben halt in diverse Kästen gegriffen und Material genutzt, was vorhanden war (!) und mal in komplexen Prozessen hergestellt wurde. Und sein Gewicht hatte. Und die Apparatur dann auch. Bei Problemen konnte man halt wieder in die Kästen greifen, es war ja Ersatz vorhanden.

So nun kannst überlegen -
- wann kann man eine fertige Apparatur mit hochnehmen, die einen brauchbaren Durchsatz im Tonnenbereich liefert, also wohl selbst viele Tonnen wiegt zuzüglich der Tonnen, um sie stabil genug für den Start zu machen....
- oder wieviel Einzelteile schickst Du mit kleineren Raketen hoch, die aber dann vor Ort montiert werden müssen, von Menschen, weil Superroboter noch eine Weile nicht in Sicht sind.
- oder Du wartest, bis "da oben" eine ausreichend leistungsfähige Industrie entsteht. Die aber auch alles Herstellen kann, was man wiederum um eine Fertigung "drumherum" braucht.

Und überleg mal, was hier auf der Erde bei einer Fertigung alles nötig ist an sogenannten Kleinkram "drumherum", was wir hier als selbstverständlich vorhanden hinnehmen und schon (zum Beispiel) "Katastrophe" rufen, wenn Staubabzug und -entsorgung nicht funktionieren. Womit wir dann wieder beim etwas komplexeren Umfeld für Menschen sind, die nicht nur forschen, sondern auch produzieren...

Im übrigen würde ich mich wirklich freuen, wenn Eis in großen kompakten Mengen entdeckt würde, die eine vielleicht auch nicht ganz primitive Förder- Lager- und Verarbeitungsanlage lohnt. Und das natürlich an einem Ort, wo man keine Pipeline um den halben Mars herum legen muß, um zum "Rest" der Treibstoffproduktion zu kommen. Der nämlich in energetisch günstigen Gegenden liegen muß.

Das klingt, wie wenn man eine mehr oder weniger konventionelle chemische Anlage auf den Mars stellen würde. Natürlich müsste eine Produktionsanlage auf dem Mars hochgradig auf Autonomie, Zuverlässigkeit und Durchsatz/Gewicht optimiert sein, was man auf der Erde fast nicht macht, weil nicht benötigt. Ergo: Der Prozess innen drin ist gut verstanden, die Anlage wäre eine komplette Neuentwicklung. Es gibt aber vielversprechende Ansätze (Stichwort: Mikroreaktionstechnik).

Naja ist schon richtig . Aber auch das ist noch ein bissel hin. Und wenn man vom Mars wieder nach Hause will, gehts um Tonnen von Treibstoff. Die außerdem verläßlich und pünktlich bereitstehen müssen. Deshalb 2087. Ok, vlt ein paar Jahre früher. Bis dahin wird man das Zeugs halt mitbringen müssen.
Die Leut (in einem produktiven Beruf) müßten halt nur mal bewußt ihre tägliche Arbeit im Kopf protokollieren. Was sie an Material nutzen, wo das herkommt, wie teuer und woher die Rohstoffe, wie "einfach" seltene Hilfsstoffe zur Verfügung, auf was greifen sie täglich "ohne nachzudenken" einfach zu und beschweren sich, wenns nicht da ist usw. usw. Und dann gehn sie nach Haus und da muß wieder dies und das und jenes dasein.
Meine Güte, ich bin auch SF Fan und würde gern sehn, daß das alles ein bissel schneller geht. Aber da ist die Praxis , die Sicherheit und das kaufmännische Denken.
Freilich sehr lästige Dinge 

Da im Raptor-Thread derzeit über die Möglichkeit der Treibstoffproduktion auf dem Mars gesprochen wird hier mal etwas... nicht direkt Neues. Aber soweit ich sehe, hatten wir das noch nicht.

Im NASA Glenn Research Center wird anscheinend aktiv am Thema geforscht. Es wird argumentiert, dass ISRU Mars Sample Return zu vertretbaren Kosten ermöglichen könnte. Es wird aber als High-Risk Technologie eingeschätzt, die vorher demonstriert werde müsste. Gleichzeitig schätzt man es als unwahrscheinlich ein, dass man einen reinen Technologie-Demonstrator finanzieren würde.

Daher kam man als Kompromiss auf ein Konzept Namens "Mars Hopper". Dieses wäre ein kleines mobiles Forschungslabor, dass sich aber, anders als ein Rover, nicht auf Rädern fortbewegt. Stattdessen ist es mit einem Methan/Sauerstoff-Triebwerk ausgestattet, dessen Tanks mittels Treibstoffproduktion auf dem Mars nachgefüllt werden. So soll es alle 30 Tage einen bis zu 15 km weiten Hopser machen können.

Das Gesamtkonzept wird in diesem Paper aus dem Jahr 2012 vorgestellt, gleichzeitig geht es um die Tests des Triebwerks:

Mars Surface Mobility Leading to Sustainable Exploration

In einem weiteren Paper aus dem Jahr 2013 geht es um Tests zweier Kritischer Komponenten: Erstens zwei mögliche Systeme, welche das CO2 aus der sehr dünnen Mars-Atmosphäre auf einen Druck komprimieren können, mit dem ein normaler Kompressor arbeiten kann (eine Sorptionspumpe und ein Kryokühler) und zweitens ein Elektrolyse-System:

Demonstration of Critical Systems for Propellant Production on Mars for Science and Exploration Missions

Das Konzept arbeitet derzeit mit von der Erde mitgebrachten Wasserstoff, der für 5 Hopser reichen würde. Im ersten Paper wird argumentiert, dass die Zielvorgabe für ein System, dass Wasser extrahiert, sein müsse, dass es leichter sein muss, als der mitgebrachte Wasserstoff und die Tanks. Als mögliche Lösungen wurden Eis aus dem Boden (erfordert Landung in höheren Breiten), in Mineralien gebundenes Wasser (Extraktion erfordert sehr hohe Temperatur) oder das in Spuren in der Mars-Atmosphäre vorhandene Wasser (erfordert hohen Durchsatz an Marsatmosphäre) genannt, jedoch nicht weiter vertieft.

Moin,

ich will ja nicht schon wieder Spielverderber sein, aber könntet ihr Produktion von was-weiß-ich auf fernen Welten bitte ich richtigen Thread diskutieren? 

Etwa hier: https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=4667.msg294635#new

Hier geht es um Raptor und dessen Entwicklung. Danke.

Gruß
roger50

Moin,

ich will ja nicht schon wieder Spielverderber sein, aber könntet ihr Produktion von was-weiß-ich auf fernen Welten bitte ich richtigen Thread diskutieren? 

Wo du recht hast, hast du recht. Ich habs aber in den MCT-Thread verlegt. Ist doch mehr MCT spezifisch. Der allgemeine Thread hätte aber auch gepasst.

Jo ist richtig -

Die ESA denkt wieder über den Mond nach (oder besser läßt denken), nicht so konkret, aber perspektivisch:


3D-printing a lunar base

Kommt es mir nur so vor, oder hat die Sprecherin nen ziemlich starken britischen Akzent?  Wirklich ein sehr schönes Video. Nur zu schade, dass solch visionäre Pläne wohl niemals umgesetzt werden...

Gruß
Zenit

ESA Filme sind meist in Englisch und da bietet sich das britische ja an.

Vielleicht hab ich das auch in den falschen Thread gepackt, gemacht ist das von einem Architekturbüro in London - von dem Norman Foster, der auch die Reichstagskuppel entworfen hat.
Immerhin, die ist Realität geworden.

Jo, ein schöner Film. Mit Interessanten Ansätzen und Ideen,

Mfg Collins

Ich finde die Stimme schön und zusätzlich versteht man sogar was sie sagt.

Ja gegenüber dem verknödelten amerikanisch ist es eine Erholung. Aber ansonsten, was das Thema betrifft - naja, dem aktuellen Stand hinkts etwas hinterher...

Im Rahmen des MultiRob 3D Projekts denkt die Uni Stuttgart und die FH Aachen über 3D-Druck mit Mondstaub nach und experimentiert mit vergleichbarem Material.

http://www.researchgate.net/publication/280234874_Additive_Manufacturing_of_Lunar_Regolith_for_Extra-terrestrial_Industry_Plant

Ja wenn man sich das Paper mal durchliest wird dann aber auch klar, dass es noch viele Baustellen gibt. Die Bauteile sind sehr spröde...aber man erwartet auch nicht gleich, dass alle Probleme behoben werden. Ich hoffe die machen da weiter mit dem Forschen.

Es gibt da noch ein anderes Baumaterial, dass sich auf dem Mars leicht herstellen und verarbeiten lässt, Schwefelbeton. Alles notwendige ist auf dem Mars vorhanden, man braucht nur Strom, um den Schwefel zu schmelzen.

In dieser Studie http://arxiv.org/pdf/1512.05461v1.pdf wurden verschiedene Mischungsverhältnisse von simuliertem Marsboden und Schwefel untersucht, um das optimale Rezept herauszufinden. Der resultierende marsianische Schwefelbeton ist um ein mehrfaches stabiler als der irdische, wird nach nur etwa einer Stunde fest und ist auch für 3D-Druck geeignet. Der ausgehärtete Beton kann erneut geschmolzen und wiederverwendet werden, ist also auch für temporäre Bauwerke bestens geeignet.

Schwefelbeton wird schon seit Jahrzehnten auch auf der Erde verwendet, es gibt also viel Erfahrung mit diesem Werkstoff. Einen Nachteil hat Schwefelbeton allerdings, er ist materialbedingt nicht hitzefest. Wenn man damit z.B. Landepads bauen will braucht es eine schützende Deckschicht.

Quelle: http://www.technologyreview.com/view/545216/materials-scientists-make-martian-concrete/

Wird erwähnt wie man den Schwefel einfach gewinnen will oder wie viel Schwefel man pro Tonne Marsgestein man braucht
(bin unterwegs und kann das PDF nicht öffnen :/ )

Wird erwähnt wie man den Schwefel einfach gewinnen will oder wie viel Schwefel man pro Tonne Marsgestein man braucht
(bin unterwegs und kann das PDF nicht öffnen :/ )

Die besten Materialeigenschaften liefert ein Schwefelanteil von etwa 50%. Über die Gewinnung steht da nichts, nur dass der Marsboden einen Schwefelanteil bis zu 37% hat, der Durchschnitt liegt bei 6%.

Wer weiß den heute schon wirklich was im Marsboden zu finden ist, man hat sehr weniger Proben und diese noch dazu nur von der Oberfläche und tut so als wüste man Bescheid?
Der Mars hat ziemlich die selbe Landfläche wie die Erde, es ist ein Witz wenn man so tut als wüsste man irgendwelche Prozentzahlen.
Schwefel ist im Erdmantel zu 0,048% vorhanden, ich bezweifle das selbst 6% irgendwie ne Aussagekraft für den durchschnittlichen Gehalt auf dem Mars hat, und selbst wenn macht das vermutlich mehr Problem wie sein Wert darstellt.
Ein Boden der auch nur 6% Schwefel enthält ist wohl kaum geeignet darin Kartoffeln zu pflanzen.
Mir wäre da ein Boden der viel gefrorenes Salzwasser enthält sehr viel lieber.
Schwefel zusammen mit Wasser ist auch nicht so lustig.

Es gibt da noch ein anderes Baumaterial, dass sich auf dem Mars leicht herstellen und verarbeiten lässt, Schwefelbeton. Alles notwendige ist auf dem Mars vorhanden, man braucht nur Strom, um den Schwefel zu schmelzen.

Hallo,

so einfach ist es leider nicht - die Studie ueberspringt naemlich einen wichtigen Punkt: Wie man an den Schwefel kommt. In der Einleitung wird behauptet, das der Marsboden durchschnittlich 6% SO3 (entspricht etwa 2.3% Schwefel) in Form von Sulphaten enthaelt (ob dem tatsaechlich so ist, sei mal dahingestellt). Im naechsten Abschnitt wird dann fluessiger Schwefel mit dem Marsbodensimulator gemischt.

Wie man aber auf dem Mars das Sulphat aus dem Boden gewinnt und danach zu elementaren Schwefel reduziert, steht nicht drin. Das ist sicherlich moeglich, aber damit schon wieder einen weiteren Schritt von "leicht herzustellen" entfernt.

Ich bin zwar kein Fachmann, aber der Schwefel kann offenbar durch simples Erhitzen des Ausgangsmaterials freigesetzt werden. Auf der Erde macht man es mit schwefelhaltigem Erz auch so, der Schwefel reagiert mit dem Luftsauerstoff und man erhält Schwefeloxid. Haben wir Chemiker hier?

Ich bin zwar kein Fachmann, aber der Schwefel kann offenbar durch simples Erhitzen des Ausgangsmaterials freigesetzt werden. Auf der Erde macht man es mit schwefelhaltigem Erz auch so, der Schwefel reagiert mit dem Luftsauerstoff und man erhält Schwefeloxid. Haben wir Chemiker hier?

Das ist schon richtig, was Du meinst ist roesten von Sulphiden (reduzierte Schwefelverbindungen mit S2- wie Pyrit - FeS2). In dem Artikel ging man von Sulphaten aus (Verbindungen mit [SO4]2- ), also die schon oxidierte Variante,

Egal von was man ausgeht, man muss also erstmal elemenaren Schwefel herstellen und reines erhitzen bring es nicht. Wie geschrieben, ich bezweifel nicht das man das auf dem Mars machen kann - nur es ist eben mindestens eine weitere technische Stufe noetig, die im verlinkten Paper nicht erwaehnt wurde, und welche weiteren Aufwand hinzufuegt.

Stimmt, die Gewinnung des Schwefels muss irgendwie erfolgen, dazu noch mit begrenztem technischem Aufwand. Nun, die Experten haben noch ein paar Jahre Zeit, um dieses Problem zu lösen. Ich bin da zuversichtlich.