Wie Mondstaub zu Sauerstoff wird

Regolith Abbau im Test: Team Bremen setzt Maßstäbe

Bei der Space Resources Challenge 2025 der European Space Agency (ESA) sollten Roboter Mondboden abbauen, transportieren und für die spätere Sauerstoffgewinnung vorbereiten. Das Team Bremen (Beneficiation of Regolith and Mobile Excavation) lieferte dabei eine besonders überzeugende Lösung.

Herzstück des Ansatzes ist der mobile Rover Coyote III, der große Mengen Mondstaubsimulant aus dem Boden löste, aufnahm und sicher zur stationären Sortiereinheit transportierte. Dort trennte ein speziell konstruiertes Rotationssieb das Material nach unterschiedlichen Korngrößen.

Dr. Mehmed Yüksel vom DFKI betont die Bedeutung autonomer Robotik für die Zukunft der Mondforschung: „Unser Rover ‚Coyote III‘ hat unter extremen Bedingungen bewiesen, dass er die nötige Zuverlässigkeit, Ausdauer und Autonomie besitzt, um eine Schlüsselrolle in zukünftigen ISRU-Missionen zu übernehmen.“

Preisgeld für ein Weiterbildungskonzept

Zum Wettbewerb gehörte auch die Ausarbeitung eines technischen Weiterentwicklungskonzepts. Team Bremen zeigte darin, wie sein modulares System in künftige ISRU-Missionen integriert werden kann und welche Verbesserungen den Weg hin zu einer echten Mondinfrastruktur ebnen würden.

Das Team setzte sich gegen internationale Konkurrenz durch und erhält nun 500.000 Euro, um seine Technologie weiterzuentwickeln.

Was hinter Regolith steckt

Regolith ist das lose Oberflächenmaterial auf Himmelskörpern wie dem Mond. Es besteht aus feinem Staub, kleinen Körnern und zerbrochenen Gesteinspartikeln, die über Milliarden Jahre durch Meteoriteneinschläge entstanden sind. Dieser „Mondstaub“ bedeckt den gesamten Boden des Himmelskörpers und enthält wichtige Mineraloxide – und damit auch gebunden Sauerstoff.

Genau diesen Sauerstoff wollen Forscherinnen und Forscher künftig nutzbar machen. Denn wer länger auf dem Mond bleiben will, braucht Luft zum Atmen und Treibstoff für Rückflüge. Beides könnte theoretisch direkt aus Regolith gewonnen werden.

Regolith aufzubereiten ist schwierig

Bevor der Sauerstoff extrahiert werden kann, muss das Rohmaterial erst einmal gesammelt und sortiert werden. Diese Aufgabe stellt die Raumfahrt vor besondere Herausforderungen, denn: Regolith ist extrem fein, haftet elektrostatisch und kann mechanische Systeme stark beanspruchen.

Genau deshalb braucht es Systeme, die nicht nur robust, sondern auch präzise genug sind, um mit diesem anspruchsvollen Material umzugehen. Genau hier setzte die diesjährige Space Resources Challenge der ESA an.

Die Kombination aus herausragender Leistung im Testfeld und einem zukunftsweisenden Weiterentwicklungskonzept brachte dem Team Bremen schließlich den Gesamtsieg ein.

Sauerstoffgewinnung auf dem Mond ist mehr als eine Idee

Dass sich Sauerstoff aus Regolith tatsächlich extrahieren lässt, konnten Forschende der NASA bereits 2023 unter Beweis stellen.

Unter Mondbedingungen demonstrierten sie, wie die sogenannte „carbothermale Reduktion“ funktioniert: Bei diesem Verfahren – das auch zur Gewinnung von Silizium aus Quarz oder zur Reduktion von Eisenerz genutzt wird – wird der Mondregolith zusammen mit einem Reduktionsmittel stark erhitzt. Dabei lösen sich die Sauerstoffverbindungen im Material und es entsteht Kohlenmonoxid. Dieses Gas kann anschließend in einem Elektrolyseprozess weiter aufgespalten werden, sodass reiner Sauerstoff gewonnen wird.

Parallel untersuchten europäische Forschungsgruppen Verfahren wie die Schmelzsalz-Elektrolyse. Dabei wird das Regolith in ein Salzbad eingebracht und unter Strom gesetzt, wodurch sich die einzelnen Elemente trennen lassen. In der Theorie sind hohe Sauerstoffausbeuten möglich und es entstehen zudem nutzbare Metallrückstände.

Tests unter realistischen Bedingungen

Die Space Resources Challenge fand in der LUNA-Anlage in Köln statt. Einer Mondboden-Nachbildung, in der Lichtverhältnisse, Untergrund und Umgebung möglichst realistisch simuliert werden.

Mehr zur LUNA-Anlage auf VDI nachrichten: Luna: Der Mond auf Erden – in einem Kölner Labor

„Die Arbeit in der Raumfahrtforschung ist sehr herausfordernd, da die Bedingungen im Weltraum wirklich einzigartig sind. Tests wie im LUNA-Mondzentrum machen die Arbeit greifbar und motivieren ungemein“, sagt Niklas Spielbauer, wissenschaftlicher Mitarbeiter am FZI.