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Katalysator versorgt Astronauten auf ISS mit Sauerstoff

Ein von Evonik und Airbus für die internationale Raumstation ISS entwickelter Katalysator soll in Zukunft dazu beitragen, bemannte Raumfahrtmissionen mit Atemluft zu versorgen. ISS-Kommandant Alexander Gerst installierte das System.

Ein von Airbus für die Europäische Raumfahrt Behörde ESA entwickeltes Lebenserhaltungssystem soll helfen, Sauerstoff an Bord von Raumschiffen zu produzieren. Kernstück ist ein Sabatier-Reaktor bestückt mit einem Katalysator von Evonik. Der deutsche Astronaut und Kommandant der internationalen Raumstation ISS, Alexander Gerst, installierte jetzt das Modul, das Anfang 2019 in Betrieb genommen wird. Es soll bis Ende des Jahres seine Einsatzfähigkeit unter Beweis stellen.

Das Lebenserhaltungssystem ACLS (Advanced Closed Loop System) produziert Sauerstoff, Wasser und, als Koppelprodukt, Methan. Das Herz der Anlage ist ein Festbett-Katalysator von Evonik, der in einem sogenannten Sabatier-Reaktor verbaut ist.

Zehnfach höherer CO2-Anteil

Der Kohlendioxid Anteil in der Luft innerhalb der ISS ist zehnmal höher als auf der Erde und liegt bei 0,4 Prozent. Das ACLS soll dies ändern. Aus der Luft wird Kohlendioxid abgeschieden bevor diese zurück in die Raumstation geht. Das abgeschiedene CO2 reagiert nun im Sabatier-Reaktor über den Katalysator mit zugeführtem Wasserstoff (H2) zu Wasser (H2O) und Methan (CH4). Dieser Prozess erfolgt in zwei Schritten, wobei beim ersten Temperaturen von etwa 550 Grad Celsius entstehen, beim zweiten noch 200 Grad.

Doch woher stammt der Wasserstoff für den Prozess? Er wird ebenfalls im ACLS produziert. Durch ein Elektrolyse-Verfahren wird Wasser mit Hilfe des von der ISS produzierten Solarstroms in Sauerstoff und Wasserstoff aufgespalten. Der reine Sauerstoff wird der Atemluft beigemengt, der Wasserstoff wird für die Sabatier-Reaktion verwendet. Vorteil: Da im Sabatier-Reaktor ja H2O entsteht, kann sich das System zu 40 Prozent selbst mit Wasser versorgen, denn dessen Transport zur ISS ist extrem teuer und aufwändig. Pro Liter fallen bis zu 60.000 Euro Kosten an und in Summe spart das System Millionen.

Auch Lösung für Missionen zum Mars

Das ACLS ist derzeit für eine drei Mann starke Besatzung ausgelegt. Auch für längere Missionen, etwa zum Mars, bietet das System eine Lösung für die Frage, wie die Raumfahrer mit ausreichend Sauerstoff ressourcenschonend und effektiv versorgt werden sollen.

Die Entwicklung des ACLS fand bei der Weltraumsparte von Airbus statt. Das Geschäftsgebiet Catalysts von Evonik kooperiert hier seit fast 20 Jahren mit dem Fokus auf den Sabatier-Katalysator. Nach erfolgreichen Tests auf der Erde kann das System erstmalig auf der ISS betrieben werden. Gesteuert wird die Anlage dabei aus Friedrichshafen von Airbus-Mitarbeitern in Kooperation mit der ESA und der NASA. Transportiert wurde sie von der Erde aus im japanischen Raumtransporter HTV-7. Es ist zurzeit das einzige Modell, dessen Ladeluke groß genug für die Apparatur ist.