Oberfläche des Mars

Raumfahrt Wie man auf dem Mars Sauerstoff mit KI herstellt

Stand: 14.11.2023 12:41 Uhr

Sauerstoff auf dem Mars? Ein chinesischer Roboter könnte völlig autonom auf dem roten Planeten nach der optimalen Herstellungsmethode suchen. Künstliche Intelligenz soll dabei helfen.

Von Pascal Kiss, SWR

Viel Kohlendioxid, ein bisschen Wasser, Sonnenergie und viel Gestein - die Bedingungen auf dem Mars sind nicht optimal. Aus menschlicher Perspektive fehlt vor allem Sauerstoff. Wie lässt sich also Sauerstoff auf dem roten Planeten möglichst effizient herstellen?

Mit künstlicher Intelligenz, sagt eine chinesische Forschungsgruppe. Sie hat in der Fachzeitschrift "Nature Synthesis" einen Roboter vorgestellt. Dank künstlicher Intelligenz könnte der in Zukunft auf dem Mars in einem kleinen Labor arbeiten: Dabei soll er völlig autark die perfekte Methode finden, um Sauerstoff herstellen zu können. Der Roboter kann wegen der großen Entfernung zum Mars nicht in Echtzeit gesteuert werden, dank künstlicher Intelligenz könnte der Roboter aber nicht nur völlig unabhängig arbeiten, sondern auch immer besser werden - so der Plan des Forschungsteams.

Roboter sucht nach dem perfekten Katalysator

Für die Sauerstoffherstellung benötigt der Roboter vor allem Wasser. Mittlerweile gibt es immer mehr Hinweise, dass sich große Wassermengen unter der Marsoberfläche befinden. Aus dem Wasser lässt sich Sauerstoff gewinnen - mit elektrischem Strom von Solaranlagen und mit dem perfekten Katalysator, der die notwendige chemische Reaktion erst möglich macht.

Hier kommt der Roboter mit der künstlichen Intelligenz ins Spiel. Er soll aus dem Marsgestein den besten Katalysator herstellen, damit aus dem Wasser auch Sauerstoff entstehen kann. Es geht um einen sogenannten Elektrokatalysator, der mit der Sonnenergie die Sauerstoffproduktion anstoßen soll.

Auf der Suche nach dem besten Katalysator mischt der Roboter Gesteinsproben immer wieder anders zusammen und entwickelt daraus neue Katalysatoren, die dann direkt getestet werden sollen. Wie viel Sauerstoff wird gerade hergestellt? Wie kann noch mehr Sauerstoff produziert werden? Durch künstliche Intelligenz analysiert der Roboter die Ergebnisse und entwirft neue Vorhersagen und Pläne für neue Katalysatoren. Dank KI wird er immer besser.

Erste Tests mit Marsgestein erfolgreich

Die ersten Tests hat der Roboter jetzt auf der Erde absolviert - unter anderem mit echtem Marsgestein, das in Form von Meteoriten vor Millionen von Jahren auf die Erde gestürzt ist. Fünf verschiedene Gesteinsarten hat der Roboter zum Testen bekommen. Theoretisch entstehen daraus über 3,7 Millionen Möglichkeiten, um einen Katalysator herstellen zu können.

Um alle zu testen, bräuchte ein Roboter ohne künstliche Intelligenz über 2.000 Jahre. Der Roboter muss dank der künstlichen Intelligenz aber nicht alle Möglichkeiten durchgehen und findet innerhalb von Wochen den perfekten Katalysator für die Sauerstoffherstellung.

Das chinesische Forschungsteam hat bisher mit Robotern nur im Labor experimentiert. Für die Arbeit auf dem Mars muss der Roboter und vor allem das kleine Chemielabor noch entwickelt werden. Die Experimente auf der Erde haben bei minus 37 Grad stattgefunden, um die kalten Temperaturen auf dem Mars zu simulieren. Außerdem musste der Roboter auch schon im Labor darauf achten, dass für die chemische Reaktion auf dem Mars viel weniger Sonnenenergie zu Verfügung steht als auf der Erde.

NASA stellt schon Sauerstoff aus Kohlendioxid her

Das chinesische Forschungsteam spricht bei dem Experiment von einem ersten Proof-of-Concept und will vor allem neue Möglichkeiten zur Sauerstoffherstellung aufzeigen. Die NASA hat aktuell andere Pläne. Die US-Raumfahrtbehörde versucht mit einem vorher fest programmierten Roboter Sauerstoff aus Kohlendioxid herzustellen.

Das Kohlendioxid befindet sich zu 95 Prozent in der Atmosphäre. Das Wasser muss dagegen aufwendig aus dem Marsboden gewonnen werden. Die NASA hat es bereits im Juni 2023 geschafft, mit dem Mars-Rover Perseverance Sauerstoff zu produzieren. Das Instrument Moxie hat bei dem Test im Juni innerhalb von einer Stunde 12 Gramm Sauerstoff erzeugt. Jetzt arbeitet die NASA an einem größeren Instrument.

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