Bergwerke auf Asteroiden: Das Konzept hat etwas vom sprichwörtlichen „Griff nach den Sternen“. Der Astrophysiker Neil deGrasse Tyson sagte 2015 in einem Interview mit CNBC: „Der erste Billionär, den es je geben wird, ist eine Person, die die Ressourcen von Asteroiden ausbeutet.“ Und so heißt es denn auch, dass alleine auf erdnahen Himmelskörpern Rohstoffe im Wert von zig Billionen Dollar nur darauf warten, gefördert zu werden.
Geologen und Astronomen vermuten, dass einige Asteroiden neben beispielsweise Eisenerzen und Nickel auch reich an auf der Erde seltenen Metallen wie Gold, Platin und Rhodium sind. Anders als bei Gesteinsplaneten wie der Erde, bei denen Eisen, andere schwere Elemente und dadurch auch Stoffe wie Platin und Gold überwiegend im Erdkern konzentriert sind, liegen bei Asteroiden die Rohstoffe häufig an der Oberfläche und lassen sich deutlich einfacher fördern.
Ein Asteroid im Wert von 700 Trillionen Dollar
Und das im Weltall schwebende Rohstoff-Potential verspricht fast unendliche monetäre Werte – eine Kombination aus Zugänglichkeit und enormer Konzentration. Das extremste Beispiel ist ein Himmelskörper namens „Psyche 16“, der mit seinem Durchmesser von 210 Kilometer im Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter schwebt. Die US-Raumfahrtbehörde NASA schätzt den Wert seiner Ressourcen auf astronomische 700 Trillionen Dollar! Andere Schätzungen von 10 Trillionen Dollar sind etwas konservativer, aber im Vergleich zur Weltwirtschaftsleistung immer noch absurd hoch: Diese beträgt circa 140 Billionen Dollar, also 0,00014 Trillionen Dollar.
Aber Moment: In Anbetracht der Tatsache, dass noch keine Bodenproben des Reichtum verkörpernden Asteroiden vorliegen, ist die Euphorie eventuell ein wenig verfrüht! In Kooperation mit Elon Musks Raumfahrt-Unternehmen SpaceX will die NASA 2022 eine Raumsonde zu Psyche 16 starten. Nach ihrer Ankunft im Jahr 2026 soll auch die chemische Beschaffenheit des Asteroiden detailliert analysiert werden. Der Tesla-Chef hat vermutlich die Ressourcen des Asteroiden im Blick: Dieser soll laut einer kürzlich erschienenen Studie des Southwest Research Institute fast vollständig aus Eisen und Nickel bestehen. Nickel ist prozentual gesehen der Hauptbestandteil moderner Elektrobatterien im Automobilbereich und Elon Musk befürchtet eine zukünftige Knappheit des Metalls.
Angenommen, die Schätzungen werden bestätigt: Das heißt nicht, dass sich der Abbau von Rohstoffen auf Psyche 16 tatsächlich lohnen wird. Stand heute ist es sehr aufwendig und teuer, von der Erde in die Weiten des Weltraums und wieder zurück zu reisen. Da kann noch so viel theoretischer Wert im All schweben: Wenn der Transport nicht ökonomisch ist, kann sich die Menschheit leider nicht daran erfreuen.
Man muss also erst einmal einen Schritt zurückgehen und sich fragen, ob der Abbau von Rohstoffen im Weltraum mit Blick auf die kommenden Jahrzehnte überhaupt sinnvoll und vor allem profitabel möglich ist.
Brauchen wir überhaupt Rohstoffe aus dem All?
Theoretisch könnte man verschiedenste Rohstoffe im Weltraum abbauen, wenn der Prozess nur günstig genug ist. Vorerst wird man sich aber wahrscheinlich auf die Rohstoffe konzentrieren, deren Erd-Vorkommen – bald oder perspektivisch – aufgebraucht sein sollen und die in relativer Nähe zur Erde im Weltraum (auf Asteroiden, Meteoriten und dem Mond) vorhanden sind.Einige dieser angeblich endlichen Rohstoffe – wie zum Beispiel Nickel, Kobalt und seltene Erden – haben einen viel zu geringen inneren Wert, um einen Abbau im All mit heutiger Technologie in Erwägung zu ziehen. Bis einer dieser Rohstoffe wirklich knapp wird, hat sich womöglich auch schon ein Substitut für die industrielle Verwendung gefunden. Und falls nicht:
- Recycling-Verfahren werden im Laufe der Zeit immer besser und vielseitiger werden.
- Technologien könnten sich auch so weiterentwickeln, dass ganz andere Rohstoffe nachgefragt werden (Stichwort: 3D-Druck) und die Produktion sehr viel effizienter, sprich energie- und ressourcenschonender, wird.
- Möglicherweise ist die synthetische Rohstoff-Herstellung in ein paar Jahrzehnten so weit fortgeschritten, dass solche Methoden dann weitaus wirtschaftlicher sind als große Abbau-Projekte im Weltall.
Für ein baldiges Ende der Rohstoff-Vorkommen auf der Erde gibt es außerdem – allen Prognosen zum Trotz – aus geologischer Sicht keine Anzeichen. Vorräte sind teilweise (mit heutiger Technik) nur schwer zu erschließen oder noch gar nicht erforscht – zum Beispiel in den Tiefen der Weltmeere. Wie viele Reserven es tatsächlich gibt und ob sich durch geologische Prozesse und Stoffwechselvorgänge auch neue bilden können, weiß niemand so genau. Selbst bei Erdöl hat man sich mit den Untergangsprognosen aus den 70er-Jahren gewaltig geirrt. Demnach hätte uns das schwarze Gold schon vor 20 Jahren ausgehen sollen.
Es könnte dennoch sein, dass die Rohstoff-Gewinnung im Weltraum trotz des Vorhandenseins auf der Erde sinnvoll ist. Die gesuchten Rohstoffe müssten aber sehr wertdicht sein, damit ein Abbau in den Weiten des Alls überhaupt wirtschaftlich ist. Bei wertdichten Rohstoffen denkt man direkt an Edelmetalle beziehungsweise im Speziellen an Gold.
Der Goldpreis beträgt aktuell rund 1.900 Dollar je Unze (31,103 Gramm) aber der intrinsische Wert ist in erster Linie auf seinen Sammlerwert zurückzuführen. Unter diesen Gesichtspunkten ist der Goldabbau im Weltraum auch auf sehr lange Sicht nicht realistisch. Interessanter sind da die als Hightech-Metalle auch industriell sehr stark nachgefragten Platinmetalle wie Platin, Palladium und Rhodium.
Rhodium ist das wertdichteste (also wertvollste) Rohmetall und einer der teuersten Rohstoffe überhaupt. An den Märkten wird es aktuell zu rund 14.000 Dollar je Unze, also rund 500.000 Dollar je Kilogramm, gehandelt. Sollte der hohe Wert, also die Seltenheit der Erdvorkommen und die industrielle Begehrlichkeit, bestehen bleiben, dann könnte man sich – bei entsprechend großen Vorkommen – durchaus einen wirtschaftlichen Abbau im Weltraum vorstellen. Denn wie unten noch ausgeführt wird, kann man die Grenzkosten eines Ein-Kilogramm-Frachttransports von der Erde zum Mond in einer Größenordnung von grob einer Millionen Dollar einordnen.
Das problematische Aufwand-Ertrag-Verhältnis des Weltraum-Bergbaus
Im Gegensatz zu anderen Rohstoffen wären keine technologischen Quantensprünge nötig, um Rhodium profitabel zum Beispiel auf erdnahen Asteroiden abzubauen. Trotzdem müsste der Transport per Raumschiff oder Sonde um ein Vielfaches kostengünstiger werden als das aktuell der Fall ist.
Denn bei aller Werthaltigkeit, die hier schlummert: Der Ausbeutung von Rohstoffen im Weltraum stehen (noch) gewaltige technische Hürden im Weg.
Da ist einmal der Abbau an sich. Das Umfeld im Weltraum unterscheidet sich ganz gewaltig von der Erde: Die Schwerkraft ist deutlich geringer (Mond) oder fast vernachlässigbar (Asteroiden). Wenn Menschen auf einem Asteroiden versuchen würden, mit einem Presslufthammer zu arbeiten, dann könnten sie durch den Rückstoß in hohem Bogen ins All befördert werden, und zwar so, dass sie aufgrund der fehlenden Gravitation nicht mehr runter kommen.
Das Weltall ist außerdem eine sehr unwirtliche Umgebung. Die Mond-Atmosphäre ist extrem dünn und enthält keinen Sauerstoff. Auf Asteroiden würde man im Vakuum arbeiten. Dazu kommt noch die Eiseskälte im Weltraum (je nach Position bis zu minus 270 Grad Celsius) beziehungsweise die extremen Temperaturschwankungen auf dem Mond (von minus 160 bis plus 130 Grad Celsius). Unter diesen Bedingungen kann man sich menschliche Arbeitskräfte nur schwer vorstellen. Wahrscheinlich würden mit Spezialgeräten ausgestattete Roboter den gesamten Bergbau allein übernehmen. Das Ganze dann wohl mit Fernwartung, was sich bei technischen Problemen als sehr heikel erweisen könnte.
Ein noch viel größeres Problem ist der Transport und die Logistik. Erstmal müssten Input-Ressourcen von der Erde weg zur Weltraum-Mine (wofür eine riesige Menge an Energie nötig ist) und die Abbau-Erzeugnisse wieder zur Erde zurück. Ganz zu schweigen von dem ganzen Weltraum-Schrott, dem es dabei ausweichen gilt. Anhaltspunkte für die Infrastuktur-Kosten gibt es in der Realität zur Genüge:
- Vor einigen Jahren entstand unter Mitwirkung der NASA eine Studie, demzufolge der Aufbau einer Bergbau-Anlage auf dem Mond (inklusive Zwischenstationen im Orbit zur Weiterverarbeitung der Rohmaterialien) rund 10 Milliarden Dollar kosten würde.
- Günstiger wäre es, abgespaltene Kleinteile erdnaher Asteroiden abzufangen. In diesem Bereich, an dem bereits heute aktiv geforscht wird, werden Kosten von einigen hundert Millionen Dollar prognostiziert.
- Die Firma „Astrorobotic Technology“ bietet im Rahmen ihrer Mondmissionen Frachtplätze (zum Beispiel für Rover, Satelliten, Sonden und Messinstrumente) zu 1,2 Millionen Dollar je Kilogramm Fracht an. Solche Frachtplätze werden unter anderem von der NASA sehr gern gebucht. Die Preise geben einen guten Schätzwert für die Grenzkosten des Raumfahrt-Frachttransports.
- 2016 schickte die NASA die Raumsonde „OsirisRex“ ins All, um den erdnahen Asteroiden „Bennu“ genauer zu untersuchen. Kostenpunkt der Mission, die 2023 mit der Rückkehr der Sonde enden wird: Eine Milliarde Dollar.
Man muss kein Pessimist sein, um an der Wirtschaftlichkeit zu zweifeln. Zahlreiche Stimmen aus der Forschung und Praxis unterstreichen das. Dort ist man sich grundsätzlich darin einig, dass gewinnbringender Weltraum-Bergbau im großen Stil viele Jahrzehnte in der Zukunft liegt.
Zum Beispiel zeigte sich Volker Steinbach, der Vize-Präsident der „Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe“ (BGR) in einem Interview mit der Hannoverschen Allgemeinen etwas skeptisch. Große Abbauprojekte ließen sich erst in 50 bis 100 Jahren realisieren, wobei der Transport zur Erde das Hauptproblem darstelle. Relativ kosteneffiziente Stationen für Treibstoff, Wasser und Pflanzen-Anbau könne es aber schon deutlich früher geben.
Auf eine Anfrage der DWN äußerte sich eine Sprecherin des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) folgendermaßen: „Das Thema Rohstoffabbau im Weltraum ist sehr vielschichtig und hat grundsätzlich unterschiedliche Charakteristika, je nachdem ob man den Mond, Asteroiden oder den Mars betrachtet. Für keine dieser Destinationen gibt es bisher die komplette nötige Ausrüstung, um einen tatsächlichen Abbau umzusetzen, geschweige denn dies ´wirtschaftlich´ zu tun. So gibt es für einzelne Teilaspekte Entwicklungen, die teils das Niveau von Technologiedemonstratoren haben. Aber für die gesamte Abbaukette, die nötig wäre, gibt es bislang keine flugfertigen Lösungen. […] Der Transport von Rohstoffen aus dem Weltraum (z.B. von Asteroiden auf die Erdoberfläche) wird wohl noch recht lange unwirtschaftlich bleiben.“
Wasser- und Sauerstoff direkt aus dem All
Aufgrund des enormen Kostenaufwands der Raumfahrt beschäftigt man sich in der Branche schon lange mit anderen Konzepten. Eine Idee: Der Abbau von Weltraum-Rohstoffen für den Verbrauch vor Ort im Weltraum selbst.
Im Rahmen des „Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment“ (MOXIE) der NASA soll zum Beispiel in der Marsatmosphäre Sauerstoff aus Kohlendioxid gewonnen werden.
Wasser weckt bei den Akteuren ganz besondere Begehrlichkeiten. Primär jedoch nicht, um es zu trinken. Mit entsprechender Technologie will man Wasser stattdessen in Sauerstoff und Wasserstoff spalten und damit Weltraum-Stationen mit Sauerstoff (zum Atmen) und Treibstoff (für Raketen) versorgen. Der Treibstoff könnte zur Wiederbetankung von Explorations-Raumschiffen oder Satelliten eingesetzt werden.
Das könnte auch auf dem Mond funktionieren, wo es starke Hinweise auf Wasservorkommen in den permanent abgeschatteten Kratern in den Polregionen gibt. „Allerdings ist immer noch unklar, wie dieses Wasser verteilt ist oder in welcher Form es vorliegt (als Wassereis, oder an das Gestein gebunden oder ähnliches). Das hat jedoch fundamentalen Einfluss auf die nötige Technologie für den Abbau“, so das DLR. Jüngste Untersuchungen der NASA deuten indes darauf hin, dass es auch auf der Sonnenseite der Mondoberfläche reichlich Wasservorkommen gibt.
Helium-3: Der heilige Gral unter den Ressourcen im Weltall
Das größte Interesse am Mond-Bergbau liegt in der Gasverbindung Helium-3, welche als idealer Brennstoff für zukünftige Kernfusions-Reaktoren gilt. Auf der Erde kommt das Isotop nur sehr selten vor, während auf dem Mond große Vorkommen vermutet werden. Laut Berechnungen des US-Physikers Gerald Kulcinski, Direktor des Fusion Technology Institute und ehemaliges NASA-Mitglied, sollen eine Million Tonnen Helium-3 auf der Mondoberfläche lagern – rund 1000-mal mehr als auf der Erde. Laut DLR ist die Konzentration auf dem Mond in absoluten Werten aber immer noch sehr gering. „Das heißt, man müsste selbst bei günstigen Annahmen circa eine Million Tonnen Mondstaub verarbeiten, um 100 Kilogramm Helium-3 zu gewinnen.“
Der Aufwand könnte sich aber lohnen. Kulcinski denkt, dass 25 Prozent des Helium-3 Vorrats auf dem Mond ausreichen, um den aktuellen Energiebedarf der Erde für mehrere Jahrhunderte zu decken. Den Wert von Helium-3 schätzt er auf grob fünf Milliarden Dollar pro Tonne. Umgerechnet sind das 5 Millionen Dollar pro Kilogramm. Man erinnere sich an die 1,2 Millionen Dollar (je Kilogramm) teuren Frachtplätze auf den Mondmissionen von Astrobotic Technology. Der reine Abbau selbst wurde zwar nicht in die Kostenkalkulation eingerechnet. Aber, wenn Kulcinskis Schätzungen ungefähr stimmen, dann wäre der Abbau von Helium-3 auf dem Mond womöglich schon heute wirtschaftlich.
Wie schon in anderen Fällen könnte die Science-Fiction einen Vorgriff der Zukunft darstellen. Der in anderen Bereichen fast schon prophetische Film „Moon“ (erschien 2009) zeigt, wie ein einzelner Arbeiter alleine auf dem Mond eine vollkommen automatisierte Helium-3-Mine betreibt.
Die Antreiber: Forschungsinstitute und innovative Unternehmen
Trotz der rechtlichen Grauzone, in der sie operieren, treiben Forschungseinrichtungen und private Firmen die Idee der Ressourcen-Gewinnung im Weltall voran: Raumfahrt-Unternehmen wie „Planetary Resources“, „Moon Express“ und „Asteroid Mining Corporation“ entwickeln Technologien zur Exploration und Rohstoff-Gewinnung von Himmelskörpern im Weltraum.
Die NASA engagiert sich ebenfalls sehr stark in diesem Bereich. Jüngst vergab sie einen 47 Millionen Dollar schweren Auftrag an die US-Firma „Intuitive Machine“, die auf dem Mond nach Eis-Vorkommen suchen und diese gegebenenfalls anzapfen soll. Die europäische Raumfahrbehörde „ESA“ prüfte bereits 2019 die Machbarkeit von Rohstoff-Minen auf dem Mond.
Auch Deutschland ist involviert, wenn auch meist nur indirekt. Die wissenschaftliche Expertise und hohen Qualitätsstandards deutscher Unternehmen sind weltweit bekannt. Auf unsere Anfrage bezüglich der Rolle der deutschen Industrie und Forschung antwortete uns das DLR mit folgenden Worten: „In Deutschland verfügen wir über starke Expertise z.B. in der Robotik, die, angepasst an die jeweilige gewünschte Funktion, auch essentiell für die Ressourcengewinnung wäre. Gezielter gibt es in Deutschland, insbesondere auch durch das nationale Raumfahrtprogramm gefördert, Entwicklungen von Instrumenten für das Prospecting [Charakterisierung, welche Ressourcen wo in welcher Form vorliegen, Anm. d. Red.], sowie Prozessentwicklungen für die Rohstoffextraktion und Konzepte für die Nutzung von Ressourcen vor Ort auf dem Mond.“
Missionen, die auf den Aufbau einer autarken Ressourcenversorgung im Weltall abzielen, ergeben durchaus Sinn. Genauso wie die Erforschung der Helium-3-Vorkommen auf dem Mond. Das Konzept des Asteroiden-Bergbaus könnte sich dagegen zu einer Sackgasse entwickeln.
Bei Raumfahrthemen ist eine gewissen Grundskepsis angebracht. Wie in diesem Artikel dargelegt, halten längst nicht alle Ideen zum Schürfen von Rohstoffen im Weltraum einem prüfenden zweiten Blick stand. Teilweise sind Forschung und Konzepte noch in einem sehr frühen Stadium. Anscheinend sind sich die beteiligten Akteure dessen aber selbst bewusst. Während der Hype um Asteroiden-Minen etwas abgeflacht ist, rückt die realistischere Ressourcen-Gewinnung auf dem Mond wieder mehr in den Fokus.
Darüber hinaus kann es immer einen disruptiven Technologieschub geben: Der Mensch kann nicht vorhersehen was es für neue Erfindungen und Innovationen geben wird, er kann nur bestehendes extrapolieren. Man kann eigentlich nur hoffen, dass die Ambitionen des Präsidenten von „Planetary Resources (Chris Lewicky) wahr werden. Vor einigen Jahren sprach er davon, die Kosten für eine großangelegte Mission ins Weltall langfristig auf ein paar Millionen Dollar senken zu können. Unternehmen wie SpaceX arbeiten heute akribisch daran, Raketenstarts günstiger und einfacher zu machen.
Vielleicht manifestiert sich die Innovation aber gar nicht auf der Raumfahrt-Ebene. Stattdessen könnten relativ kostengünstige Vakuum-Schächte entwickelt werden, die das Transportkosten-Problem minimieren.
In jedem Fall würde unser aller Leben in der Zukunft deutlich aufregender werden.
