Chinesische Wissenschaftler entwickeln "Mars-Batterie"
Computergrafik des chinesischen Marsrovers Zhurong
(Bild: Raymond Cassel/Shutterstock.com)
Neuartige Batterie nutzt Atmosphäre des roten Planeten als Treibstoff. Gewichtsvorteil für interplanetare Missionen. Wo liegen die Grenzen der Technik?
Wie die South China Morning Post berichtet, haben Wissenschaftler der Universität für Wissenschaft und Technologie in der chinesischen Stadt Hefei jüngst eine bahnbrechende Entwicklung für die Raumfahrt vorgestellt: eine wiederaufladbare Batterie, die sich speziell für die Erkundung des Mars eignet und durch die Atmosphäre des roten Planeten angetrieben werden kann.
Sie könnte die Art und Weise, wie Missionen auf dem roten Planeten durchgeführt werden, grundlegend verändern.
Eine Batterie, die "atmet"
Laut dem in der renommierten Fachzeitschrift Science Bulletin veröffentlichten Artikel kann die Batterie durch "direktes Einatmen der Marsatmosphäre als Treibstoff" während des Entladens und durch sekundäres Aufladen mit Hilfe externer Solar- und Kernenergiequellen betrieben werden.
Die innovative Batterie soll mehr als 1350 Stunden – fast zwei Marsmonate – bei null Grad Celsius durchhalten. Ein Marstag ist rund 40 Minuten länger als ein Tag auf der Erde.
Wie das Forscherteam um Studienautorin Xiao Xu mitteilte, wurde die Batterie so konstruiert, dass sie den extremen Temperaturschwankungen auf dem Mars standhalten kann.
Die Temperatur auf dem Mars kann im Laufe eines Tag-Nachtzyklus um bis zu 60 Grad schwanken. Die Batterie wurde entwickelt, um direkt von der Marsatmosphäre angetrieben zu werden und dabei den großen Temperaturbereich elektrochemisch zu nutzen.
Mehr als nur ein Akku
Xiao Xu vergleicht die Funktionsweise der Batterie mit der einer Brennstoffzelle: Gase wie Kohlendioxid, Sauerstoff und Kohlenmonoxid aus der Marsatmosphäre dienen als "Treibstoff", um vor Ort elektrische Energie zu erzeugen.
Das würde den Transport von eigenem Batterietreibstoff zum Mars überflüssig machen, womit künftige Marsmissionen signifikant Gewicht einsparen könnten.
Weiterer Baustein für interplanetare Missionen
China betreibt mit dem Marsrovers Zhurong, ein solarbetriebenes Fahrzeug auf unserem Nachbarplaneten. Weil Staubablagerungen auf den Solarpaneelen die Sonneneinstrahlung einschränken, kann der Betrieb seit Anfang 2023 nicht fortgesetzt werden. Dass Zhurong aus seinem Winterschlaf nochmals aufwacht, scheint derzeit unwahrscheinlich.
Künftig könnte der Zustand von Solarpaneelen nicht mehr der limitierende Faktor sein, um Akkus auf dem Mars zu laden. Zwar sind mit Radionuklidbatterien bereits sonnenunabhängige Alternativen im Einsatz, diese sind jedoch nicht wiederaufladbar. Zudem sind sie aufgrund ihres Gewichts für kleinere Sonden, wie beispielsweise dem von der Nasa betriebenen Marshelikopter Ingenuity, eher ungeeignet.
Xiao betonte, dass Mars-Rover auch in Zukunft auf mehrere Energiequellen angewiesen sein werden. Die neue Batterie solle die bestehenden Energiequellen nicht ersetzen, sondern eine zusätzliche Option für die Energieversorgung bieten.
Das Team plant, auf dieser Machbarkeitsstudie aufzubauen und Festkörper-Marsbatterien zu entwickeln, die Probleme wie die Flüchtigkeit von Elektrolyten bei niedrigem Druck lösen und thermische und barometrische Managementsysteme unterstützen. Die Arbeiten sollen die Grundlage für komplementäre Multi-Energie-Systeme für zukünftige interplanetare Missionen bilden.