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Wednesday, April 1, 2020

Private Raumfahrt und der Traum vom Geld aus dem All

Lange war Raumfahrt nur etwas für staatliche Behörden, für private Unternehmen waren die technologischen Hürden zu groß und vor allem die Umsetzung zu teuer. Doch wir stehen vor einem neuen Raumfahrtzeitalter: New Space heißen die vielen Möglichkeiten, die private Raumfahrt in den kommenden Jahren offenlegen wird. Eigentlich ist sie sogar schon dabei.

Aufbruchsstimmung auf dem Raketenmarkt

Ins All zu kommen, ist aufwendig und teuer, denn bis heute ist die Rakete unsere einzige Möglichkeit, das zu tun. Im wesentlichen hat sich an der Raketentechnologie nicht viel geändert, seit Juri Gagarin 1961 als erster Mensch ins All flog – fast alle heutigen Raketen sind ein Abklatsch der von den Nazis entwickelten Rakete Aggregat 4. Doch diese Antriebsmöglichkeit ist im wesentlichen ausgereizt. Bis heute haben wir keine stärkere Rakete als die Mondrakete Saturn V gebaut, alle ernsthaften Planungen noch größerer Raketen wie etwa die Sea Dragon wurden wieder eingestellt.

Doch die neue Generation von Trägerraketen ist wieder deutlich stärker und beruht auf ganz neuen Technologien. Zu nennen wäre etwa die Falcon Heavy von SpaceX, die drittgrößte Rakete aller Zeiten, sie kann zum einen extrem schwere und komplexe Satelliten in den Erdorbit befördern, aber auch Raumsonden zu fernen Planeten. Und vor allem eine Sache ist revolutionär: Sie ist wiederverwendbar. So ist auch die NASA an Flügen interessiert, es wird etwa in Erwägung gezogen, die Komponenten der geplanten Station im Mondorbit, an der sich auch die ESA beteiligen will, mit einer Falcon Heavy zum Mond zu transportieren – weil die eigene Rakete SLS nicht rechtzeitig fertig wird, was recht symbolisch für den aktuellen Zustand der NASA ist.

Doch die Falcon Heavy soll nur die Vorstufe zu einer noch gewaltigeren Rakete sein, die dann auch für bemannte Flüge geeignet sein soll, die Super Heavy mit dem Raumschiff Starship. Das Starship soll eine Startmasse von 500 Tonnen haben und 100 Raumfahrer auf interplanetaren Langzeitflügen transportieren. Durch Massenproduktion und komplette Wiederverwendbarkeit soll der Preis trotz der enormen Überlegenheit etwa zehnmal geringer sein als beim SLS der NASA, das nur drei bis vier Menschen transportieren wird. Das Starship kann auf Himmelskörpern mit Atmosphäre wie Mars und Erde, aber auch auf Himmelskörper ohne Atmosphäre wie etwa dem Mond starten und landen.

Im wesentlichen setzt SpaceX nun den unkomplizierten Vorschlag um, mit dem schon Wernher von Braun in den 40ern den Mars erreichen wollte: Keine Raumstationen oder Zwischenschritte, einfach drei große Raketen. Sie sind naiv, unvorsichtig und pragmatisch, sie fürchten sich nicht vor Fehlern. Und deshalb werden sie erfolgreich sein. Bereits 2021 soll das Raumschiff zu Verfügung stehen. Genauso wie die New Glenn von Blue Origin. Sie ist eine Weiterentwicklung der New Shepard, diese fliegt auf einer suborbitalen Bahn in etwa 100 Kilometern Höhe – und landet dann wieder. Sie hat bereits wissenschaftliche Nutzlasten transportiert, schon bald soll sie jedoch auch Touristen in diese Höhe bringen.

Die New Glenn ist die weit größere Orbitalrakete, sie soll die ebenfalls von Blue Origin entwickelte Mondlandefähre Blue Moon zur Station im Mondorbit bringen, mit der die Astronauten dann 2024 am Südpol des Mondes landen sollen.

Helfer in der bemannten Raumfahrt

Für die NASA sind die privaten Unternehmen mehr als willkommen, denn diese möchte sich mit ihrer Rückkehr zum Mond aus dem erdnahen Orbit, wo derzeit die ISS die Erde umkreist, zurückziehen. Die Budgets sind allerdings eng, sodass es nicht mehr möglich ist, die ISS selbst zu versorgen und auch die russische Raumfahrbehörde Roskosmos fliegt die NASA-Astronauten nicht aus gutem Willen zur Raumstation – zudem wird es in den USA als große Erniedrigung angesehen, bei der Versorgung auf Russland angewiesen zu sein.

Daher planen derzeit mehrere Unternehmen, die Versorgung der ISS zu übernehmen und einige tun es auch schon. SpaceX und Boeing gehen sogar noch weiter, sie entwickeln mit der Dragon V2 und dem Starliner bemannte Raumschiffe, die in wenigen Monaten einsatzbereit sein werden. Die unbemannte Dragon 1 von SpaceX und der Cygnus-Transporter versorgen die Raumstation bereits jetzt. Die private Raumfahrt ist also bereits in vollem Gange. Doch noch ist das nicht die private Raumfahrt, wie wir sie in den nächsten Jahren erwarten. Diese Art private Raumfahrt soll deutlich umfassender sein.

Eines dieser Zukunftsprojekte ist der Dream Chaser. Er ist eine Art Mini Space-Shuttle entwickelt von der Sierra Nevada Corporation, jedoch in der aktuell entwickelten Version unbemannt. Ab 2021 soll er Nachschub zur ISS bringen und selbstverständlich wieder landen können – dabei steht sogar eine Landung am Flugplatz Rostock-Laage zur Debatte. Vielleicht sehen wir bald also auch hier in Deutschland Raumschiffe von der Raumstation landen. Sieben Flüge des Dream Chasers sind bereits fest geplant – ein längst vergangenes Raumschiffkonzept erlebt durch die private Raumfahrt eine Renaissance. Eine zukünftige bemannte Version könnte auch private Raumstationen versorgen oder Weltraumteleskope warten.

Suborbitale Raumflüge für Touristen

Private Raumfahrt konzentrierte sich ursprünglich vor allem auf die Idee des Weltraumtourismus. Dieser klingt meist nach Science Fiction, ist jedoch tatsächlich seit 2001 Realität. Das ist aber nicht der Weltraumtourismus, den man eigentlich meint, wenn man davon spricht, denn das waren lediglich eine Handvoll Privatpersonen, die sich bei Roskosmos einen Aufenthalt auf der Internationalen Raumstation erkauft haben. Doch es gibt auch Unternehmen, die es sich langfristig zum Ziel gemacht haben, Touristen in größerem Umfang ins All zu bringen. Die Konzepte dazu sehen jedoch ganz verschieden aus. Ich habe hier etwas präziser über den Weltraumtourismus geschrieben, möchte in diesem Beitrag die verschiedenen Konzepte also nur kurz darlegen.

Begonnen hat eigentlich auch hier Blue Origin, über deren New Shepard ich oben bereits geschrieben habe. Sie war die erste Rakete, die es geschafft hat, nach einem Flug ins All wieder vertikal zu landen – das ist Grundvoraussetzung für einen lohnenswerten Weltraumtourismus. Die Crew Capsule ist eine kleine Kapsel an der Spitze der Rakete, in die eine sechsköpfige Besatzung passt. Diese bringt sie an die Grenze zum All in etwa 100 Kilometern Höhe, dort löst sich die Kapsel und macht einen kleinen Sprung, sodass sie kurz oberhalb der hundert Kilometer ist.

Die Kapsel landet dann getrennt von der Rakete, die natürlich wiederverwendet wird. Blue Origin wirbt mit den “größten Fenstern im Weltraum”, sodass die Weltraumtouristen einen perfekten Ausblick auf die Erde haben, im All können sie von ihren Sitzen aufstehen und für einige Minuten Schwerelosigkeit erleben. Der Start findet vollautomatisch statt, sodass nur eine sehr kurze Schulung notwendig ist.

Noch hat die New Shepard keine Touristen, sondern nur wissenschaftliche Last transportiert, doch Blue Origin kann Flüge ins All für “nur” einige hunderttausend US-Dollar anbieten, daher ist davon auszugehen, dass bald auch Touristen fliegen werden. Virgin Galactic hat ein ähnliches Ziel, führt die Flüge jedoch mit einem Weltraumflugzeug durch. Und Bigelow Aerospace plant sogar ein ganzes Hotel im Erdorbit. Andere private Raumfahrzeuge könnten dieses dann versorgen.

Space Mining und Asteroidenbergbau

Schaut man mehrere Jahrzehnte in die Zukunft, könnte sich eine weitere Möglichkeit entwickeln, im All Geld zu verdienen. Asteroiden enthalten eine viel höhere Konzentration an seltenen Erden und Edelmetallen als die Erde, etwa Platinmetalle. Die Konzentration an Platinmetallen in irdischen Erzen liegt bei 10 ppm, auf Asteroiden bei etwa 100 ppm. Das ist natürlich schon ein deutlicher Unterschied, allerdings wäre der Transport der nötigen Logistik und die Rückführung der Ressourcen auf die Erde so teuer, dass sich das Unterfangen nicht lohnen würde.

Derzeit würde sich die Investition in Weltraumbergbau also noch nicht lohnen, abgesehen davon, dass die rechtlichen Grundlagen dafür noch nicht geschaffen sind. Doch je nachdem, wie sich die Raketentechnologie vor allem bezüglich des Preises weiterentwickelt, ist es denkbar, dass die Lage in einigen Jahrzehnten eine andere ist. Genauso wäre es im Falle eines Weltraumfahrstuhls, dann wäre der Bergbau im All sogar ein riesiges Geschäft. Und auch hier ist sicher die private Raumfahrt im Fokus, denn nur die muss Gewinne generieren.

Doch eine Anwendung wird der Weltraumbergbau vermutlich auch schon in den nächsten Jahren haben, nämlich, wenn man die Ressourcen aus dem All auch direkt im All benötigt. Dann ist der Abbau dort sogar günstiger als der Transport von der Erdoberfläche an den Ort der Nutzung. Das Starship etwa müsste bei einer Marslandung im Orbit, aber auch auf dem Mars aufgetankt werden.

Dafür muss der Treibstoff jedoch direkt aus dem Eis auf dem Mars gewonnen werden, weshalb man diese Technologie zunächst auf dem “Testgelände” Mond prüfen möchte. Und wenn wir uns eines Tages weiter ins Sonnensystem begeben, dann können wir auch Asteroiden im Hauptgürtel als Tankstellen nutzen. Und wenn wir das tun, ist ein wichtiger Faktor dabei sicher auch die private Raumfahrt.

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