Wie planen wir eine Stadt auf dem Mars?

Wer von Abenteuer Weltall träumt, kennt nur zwei Fragen: Wie komme ich dahin, und wie überlebe ich das?

Schall und Rauch garantiert!

Wie gibt man Gas im Weltall oder anders, welche Antriebe sind im luftleeren Raum möglich? Spielerisch erarbeiten wir das Grundprinzip jeden Raumantriebes, das sogenannte Rückstossprinzip. Darauf aufbauend bauen wir echte Raketen! Ein Raumflug verbraucht unglaublich viel Energie. Wir experimentieren, welche chemischen Reaktionen das möglich machen - Schall und Rauch garantiert!

Der luftleere Raum ist natürlich nicht nur für Maschinen problematisch – auch auf Weltraummissionen müssen wir schliesslich atmen können. Wir untersuchen, was in unserer Atmosphäre enthalten ist, und wie man die im Raumschiff verbrauchte Luft recyclen könnte. Wir planen eine Stadt auf dem Mars – und stellen fest, dass es viel leichter wäre, unser Raumschiff Erde in Ordnung zu halten.

Die Themen:

Das Rückstossprinzip: Sir Isaac Newton postulierte im 17ten Jahrhundert, dass jede Kraft eine Gegenkraft induziert: actio = reactio. Dies gilt auch für die Kraft, die benötigt wird, um einen Stein nach hinten zu beschleunigen und drückt den Werfer mit dem gleichen Betrag nach vorn.

Redox-Reaktionen: Diese Reaktionen beruhen auf dem Elektronenaustausch zwischen zwei chemischen Stoffen, von denen der eine gerne Elektronen abgibt, und der andere gerne Elektronen aufnimmt. Die Redoxreaktionen laufen bei der Verbrennung, in Raketentreibstoffen, aber auch bei der Atmung ab. Auch Batterien beruhen auf diesem Prinzip. Viele Redoxreaktionen setzen grosse Energiemengen frei - ideal für Raketenantriebe oder experimentelle Vorführungen!

Zusammensetzung der Erdatmosphäre: Die Erdatmosphäre besteht aus ca. 80% aus Stickstoff und ca. 20% Sauerstoff. CO₂ - produziert durch Atmung der Tiere und Menschen ("innere" Verbrennung) oder durch die Verbrennung von fossilen Energien - liegt zur Zeit nur in Spuren vor. Das ändert sich schnell in geschlossenen Räumen wie in Raumschiffen. Dort muss das in hohen Konzentrationen giftige CO₂ herausfiltert werden. Letztlich müssen wir das auf lange Sicht auch auf unserer Erde machen.

Die Sabatierreaktion: CO₂ kann mit Wasserstoff zu Methan und Wasser umgesetzt werden. Diese sogenannte Sabatierreaktion wird auf Raumstationen verwendet, um das CO₂ aus der Luft zu entfernen, und das daraus produzierte Methan könnte als Treibstoff Marsmissionen verwendet werden. Auf der Erde ist die Reaktion die Grundlage für die Speicherung von erneuerbarer Energie in Form von "synthetischem Erdgas" ("Power-to-Gas").

Meine Eltern zeigen jedem Besucher ihres Hauses den Fleck unter der Decke, den ich als Junge bei einem missglückten Versuch bei der Erzeugung von Wasserstoff verursacht hatte (und mir einigen Ärger bereitete).

Dem Thema bin ich trotzdem über die Jahre treu geblieben – nach dem Studium der Physik und einigen beruflichen Zwischenstationen leite ich heute die Wasserstoffgruppe an der Empa in Dübendorf.