Der Mensch hat die höchsten Gipfel der Erde bezwungen. Aber der Berg, auf den es Christian Krause abgesehen hatte, ist noch mal eine ganz andere Nummer: Ryugu, 900 Meter groß, übersät mit Felsbrocken und Schutt – und derzeit 300 Millionen Kilometer von der Erde entfernt.
Ryugu ist ein Asteroid und Krause Forscher beim Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). In einem Kontrollzentrum in Köln, umgeben von Monitoren und Messdaten, hat Krause in der Nacht Roboter Mascot befohlen, auf Ryugu zu landen. Mascot hat sich von seinem Mutterschiff, der japanischen Raumsonde Hayabusa-2, getrennt, den Asteroiden angesteuert, um bald darauf über den fliegenden Gesteinsbrocken hüpfen. „Es wird eine historische Mission“, sagt Krause im Vorfeld.
Kölner Forscher landen Sonde auf Asteroiden
Mascot, ein in einen Metallkäfig gestopftes Labor, kaum größer als ein Schuhkarton, könnte mit seinen Messungen Antworten auf Fragen geben, über die die Menschheit seit ewigen Zeiten grübelt: Wie ist das Sonnensystem entstanden? Wie kam das Wasser auf die Erde? Aber nicht nur Astronomen interessieren sich für Ryugu, sondern auch Rohstoffunternehmer. Denn mit Teleskopen und Proben von Meteoriten haben Forscher bereits Hinweise auf Metalle wie Nickel, Eisen oder Kobalt in Brocken wie Ryugu aufgespürt. Das Wissenschaftsportal Asterank beziffert seinen Wert, aufbauend auf Studien, auf 83 Milliarden Dollar.
Das klingt nach Eldorado – nach einem sagenhaften neuen Ort voller Bodenschätze: Was, wenn sie sich nicht im Erdinnern versteckten, sondern künftig buchstäblich aus der Luft gegriffen werden könnten?
Luxemburg prescht vor
Ryugu ist einer von mehr als 17.000 bekannten Asteroiden, die sich auf ihrer Reise um die Sonne der Erde bis auf rund 45 Millionen Kilometer nähern. Zwar sind sie damit noch gut 100-mal weiter von der Erde entfernt als der Mond. Aber immer noch nah genug, dass sich die dort vorhandenen Rohstoffe fördern ließen. In Summe, schätzen Experten des Raumfahrtunternehmens United Launch Alliance, enthalten die fliegenden Brocken so viel Nickel, Aluminium und andere Industriemetalle, die auf der Erde zu schürfen 1000 Jahre dauern würden. Mehr Gold und Silber, als der Mensch je gefördert hat. Mehr Rohstoffe für Elektroautos oder Handys also, als in der Erdkruste noch zu finden sind.
Und das sind nur die leicht erreichbaren Himmelskörper. Weiter draußen, im Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter, warten noch weit größere Schätze darauf, gehoben zu werden: Mehr als 750.000 Asteroiden, 4,5 Milliarden Jahre alt, viele nur ein paar Dutzend Meter, manche Hunderte Kilometer groß.
Die Reichtümer einsammeln – das sei durchaus realistisch, schreiben Experten der Investmentbank Goldman Sachs: Verglichen mit den Kosten für Minen auf der Erde, erscheine es nicht unmöglich, Raummissionen zu finanzieren. Der Bundesverband der Deutschen Industrie appelliert bereits in einem Positionspapier an die Bundesregierung, einen Rechtsrahmen für den Bergbau im All zu schaffen. Deutsche Unternehmen könnten Technologien für die Gewinnung der Rohstoffe entscheidend mitgestalten.
Garantie auf die gewonnenen Ressourcen
Die Unternehmer schreckt auf, dass ein solches Gesetz in den USA schon seit drei Jahren in Kraft ist – und inzwischen auch in Luxemburg. Das Großherzogtum hat sich vorgenommen, das kosmische Rohstoffrennen anzuführen, und dazu kürzlich auch noch eine eigene Weltraumagentur gegründet. Sie soll neue Technologien vorantreiben, etwa Tankstopps im All für Raketen oder 3-D-Drucker, die in der Schwerelosigkeit Ersatzteile fertigen. Das Luxemburger Gesetz, einzigartig in Europa, garantiert Unternehmen den Anspruch auf die im Weltraum gewonnenen Ressourcen – so wie Gesetze heute Fischern erlauben, die Reichtümer des Meeres zu heben.
Obwohl Juristen bezweifeln, dass die Luxemburger Paragrafen mit dem internationalen Weltraumrecht vereinbar sind, verteilt die Regierung bereits Genehmigungen für den Asteroidenabbau. Mit Fördergeldern von 200 Millionen Euro lockt sie Start-ups und hat sich, ebenso wie Google-Mitgründer Larry Page, auch an dem US-Unternehmen Planetary Resources beteiligt. Das plant bereits erste Missionen, um wertvolle Metalle auf Asteroiden abzubauen – genau wie die Konkurrenten Deep Space Industries aus den USA und Asteroid Mining Corporation aus Großbritannien: 2020 sollen Teleskope in der Erdumlaufbahn auf Asteroidensuche gehen, später Sonden ins Sonnensystem ausschwärmen und die Himmelsbrocken mit Sensoren auf Rohstoffe hin scannen. Die Colorado School of Mines, eine Technische Universität in der Nähe von Denver, lancierte gerade einen Masterstudiengang Weltraumbergbau, um die Mineningenieure von morgen auszubilden.
Dass Astronauten bald mit Säcken voll Gold zur Erde zurückkehren, ist dabei eher eine Zukunftsvision. Das nähere Ziel: die Rohstoffe direkt im All verwerten. Wasser wird zu Raketentreibstoff, Eisen zu Satellitenantennen, Silizium zu Solarzellen. Eine ganze Industrie im All werde in den nächsten 30 Jahren entstehen, heißt es bei United Launch Alliance. 1000 Menschen würden dann im Weltraum leben – in Fabriken im Orbit, in Forschungsstationen auf dem Mond, in Flotten auf dem Weg zum Mars.
Die Geschichte vom Asteroiden Ryugu, den die Forscher um Christian Krause nun inspizieren, begann vermutlich vor vielen Millionen Jahren. Doch erst im Mai 1999 wurde er entdeckt – von Astronomen, die in einem Forschungsprojekt jahrelang im US-Bundesstaat New Mexico mit einem Teleskop den Himmel abtasteten. Ryugu war eines von 231.082 Objekten, die sie fanden: ein winziger Lichtfleck, der sich im Kamerabild vor den fixen Sternen bewegte.
Einen Asteroiden aufspüren – das ist, als suche man ein Glühwürmchen in einem Wald. 2006 fotografierte etwa die Raumsonde Rosetta den Brocken 2867-Steins, fünf Kilometer groß, 159 Millionen Kilometer von der Erde entfernt. Das Licht, das die Sonde empfing, entsprach dem einer Kerze, die ein Beobachter von Berlin aus mit einem Fernrohr im 2000 Kilometer entfernten Ankara anvisiert – mal angenommen, es seien weder flimmernde Luft noch Berge dazwischen.
Ob so ein Lichtfleck ein mögliches Ziel für Bergbauunternehmen ist, ob seine Flugbahn, Größe, Form und Masse vielversprechend sind, können Forscher mithilfe von Computertechnik schon gut einschätzen. Ryugus Flugbahn etwa liegt fast auf der Ebene der Erdbahn, sodass Raumsonden ihn mit verhältnismäßig sparsamen Flugmanövern erreichen können. Er dreht sich nur alle 7,6 Stunden um die eigene Achse, was das Andocken erleichtert. Und er ist vom sogenannten Typ C, kann also bis zu 20 Prozent Wasser enthalten – Raketentreibstoff.
Ryugu ist damit ein Top-Kandidat für die Schatzsucher. Aber ähnlich wie beim Bergbau auf der Erde können auch im All nur Nahaufnahmen und Bodenproben genau Auskunft darüber geben, wie viele Rohstoffe im Gestein stecken und ob sich der Abbau lohnt. Und dafür muss eine Sonde an Ort und Stelle reisen.
Gefahr von kosmischen Geschossen
Es ist eine Expedition in unendliche Weiten: Mascots Mutterschiff Hayabusa-2 startete im Dezember 2014 vom japanischen Weltraumzentrum Tanegashima ins All. Ein Jahr später flog sie noch einmal an der Erde vorbei, 3090 Kilometer über Hawaii, um in ihrem Gravitationsfeld Schwung zu nehmen. Die Forscher in Köln verbrachten die Wartezeit mit Trainings und Berechnungen – und checkten alle paar Monate via Funk Mascots Instrumente. „Wir operieren weit entfernt im Weltall, in einer unwirklichen Welt“, sagt Operationsleiter Krause. „Darum müssen wir gegen alles gewappnet sein.“
Am 27. Juni 2018 erreichte Hayabusa-2 ihr Ziel – nach 3,2 Milliarden Kilometern Flug. Ein Linienflugzeug bräuchte für die Strecke 406 Jahre, die Sonde brauchte dreieinhalb. Eine noch schnellere Reise hätte viel mehr Treibstoff erfordert, drastisch größere Tanks, einen teureren Raketenstart. Deshalb dürfte Weltraumbergbau zunächst allenfalls in Erdnähe möglich sein – und erst viel später im großen Gürtel jenseits des Mars.
Wie viel Wasser und wie viele Metalle enthält Ryugu wirklich? Das wollen die Forscher in Köln und Japan von Oktober an herausfinden. Seit Juni trudeln die ersten scharfen Bilder vom Asteroiden im Kölner Kontrollzentrum ein – Postkarten aus einer anderen Welt. Ende August entschied Krauses Team, dass Mascot auf der Südhälfte des Asteroiden landen soll, an einer Stelle, wo es nicht wärmer als 47 Grad und nicht kälter als minus 63 Grad Celsius wird – optimale Temperaturen für Instrumente und Akkus.
Die Schwerkraft des Asteroiden ist 60.000-mal geringer als die der Erde. Ein Astronaut, der dort einen Schritt machen wollte, katapultierte sich unvermittelt ins All und kehrte nicht mehr zurück. Ein Bohrhammer würde mit dem ersten Schlag zum kosmischen Geschoss. Zuletzt machten Forscher der Europäischen Weltraumorganisation Esa mit derlei Tücken der Physik Bekanntschaft, als die Raumsonde Philae auf dem Kometen 67P aufprallte, zurück ins All flog und schließlich einen Kilometer vom ersten Landeplatz entfernt aufsetzte. Erst Monate später fanden die Forscher Philae zufällig auf Fotos des Begleitschiffs wieder. Das sollte Mascot nicht passieren: Der Lander sollte sich etwa 60 Meter über dem Asteroiden von seinem Mutterschiff trennen und binnen einer halben Stunde langsam zu Boden sinken. Auf der Erde wiegt Mascot zehn Kilogramm. Auf Ryugu weniger als ein Blatt Papier.
Nicht mal ein voller Tag bleibt den vier Messgeräten an Bord nun nach der Landung, um Felsen zu fotografieren, die Mineralanteile des Bodens und das Magnetfeld zu vermessen. Mit einem Schwungarm katapultiert sich Mascot zwischendurch einmal in die Höhe, um meterweit an eine zweite Stelle zu hüpfen. Ein gefährlicher Moment: Geröllfelder, Hänge, Felsen könnten den Flug von Mascot unterbrechen – oder den Funkkontakt zum Mutterschiff und nach Köln.
Die Funksignale vom Kontrollzentrum bis zur Sonde und zurück, vermittelt über drei riesige Satellitenschüsseln in Japan, Kalifornien und Australien, brauchen 30 Minuten. „Wir fliegen blind“, sagt Operationsmanager Krause, „während der Mission werden wir keine Bilder haben.“ Fast alles ist darum vorprogrammiert: Beim Landeanflug erkennen Sensoren, ob Mascot schräg oder auf dem Kopf steht; ein Schwungrad richtet die Sonde dann wieder richtig aus. Nur die Kurven auf den Monitoren in Köln verraten, ob etwas schiefläuft – und Krauses Team noch eingreifen kann.
Raumstation voller Bergarbeiter
Die Sonde Hayabusa-2 wird später selbst an den Asteroiden andocken und sogar eigene Bodenproben sammeln, die in Laboren auf der Erde Aufschluss über seine Zusammensetzung geben sollen. Es ist aufgrund der geringen Schwerkraft ein kompliziertes Manöver. Ende 2020 soll eine Kapsel die Probe Richtung Erde bringen und in ihrer Atmosphäre an einem Fallschirm herabsinken. Erstmals können Geologen sich dann ein genaues Bild machen, woraus Asteroiden vom sogenannten Typ C wie Ryugu bestehen.
Bergbau im All ist hochkomplex und teuer
Was man heute schon weiß: Bergbau im All ist hochkomplex und teuer. Verschiedene Konzepte kursieren. Raumschiffe könnten die obere lockere Gesteinsschicht der Himmelsbrocken absaugen. Oder sich mit Fangseilen und Harpunen im Gestein verankern, um Halt für Bohrungen zu finden. Manche Raumfahrtenthusiasten glauben, dass nur Menschen Weltraumminen erschließen können, die vor Ort Maschinen bedienen und komplizierte Handgriffe durchführen.
Sie wollen Asteroiden in eine Umlaufbahn um den Mond ablenken – zu einer Raumstation voller Bergarbeiter. Die Nasa hatte eine solche Mission bereits vorbereitet, geschätzte Kosten für die Anlieferung eines Acht-Meter-Boliden: 2,6 Milliarden Dollar. Doch weil der US-Kongress nicht überzeugt war, begrub die Raumfahrtbehörde den Plan im vergangenen Sommer.
Einige Unternehmer halten dennoch an der Idee fest. Die Gründer von Offworld in den USA entwickeln Roboter, die erst auf der Erde, dann auf Asteroiden eingesetzt werden sollen. Das Unternehmen Made in Space arbeitet an 3-D-Druckern, die in der Schwerelosigkeit aus Asteroidenerz Antennen für Satelliten und hochreine Glasfaserkabel bauen. Sie sollen auf der Erde ultraschnelle Datenverbindungen möglich machen. Und die Gründer von Asteroid Mining Corporation in Großbritannien hoffen, eines Tages Platin für Brennstoffzellen oder Medizinimplantate aus dem All zur Erde zu bringen. Eine Raumschiffladung, zehn Tonnen, entspräche fünf Prozent der jährlich auf der Erde geförderten Menge des teuren Materials.
Galaktische Geschäfte: Die wichtigsten Gewerbe im All
Satelliten liefern Telefon-, Internet-, Fernsehsignale. Anbieter: Intelsat, Eutelsat (Old Space); OneWeb (NewSpace). Umsatz 2016: 125,6 Mrd. Dollar.
Mehr als 300 Satelliten erfassen Pflanzenwachstum, Wellen oder Schiffsbewegungen. Anbieter: Digital Globe, Planet, Spire. Umsatz 2016: 1,8 Mrd. Dollar.
90 Raketen starten pro Jahr, 2020 schon doppelt so viele. Anbieter: Arianespace, ULA, Orbital ATK (Old Space); SpaceX, Blue Origin, Rocket Lab (NewSpace). Umsatz 2016: ca. 15 Mrd. Dollar.
Bis 2024 stehen 80 Flüge an, vor allem zur Internationalen Raumstation. Anbieter: Roscosmos, SpaceX, Boeing, Orbital ATK. Nasa-Budget 2016: 2,85 Mrd. Dollar.
Satelliten führen Autofahrer oder Drohnen zum Ziel. Anbieter: USA (GPS), Russland (Glonass), EU (Galileo), China (Beidou). Umsatz 2015: 78,1 Mrd. Dollar.
2018 fliegt Blue Origin an den Rand des Alls, SpaceX rund um den Mond. Anbieter: Blue Origin, Virgin Galactic, SpaceX. Umsatz: ab 250 000 Dollar/Passagier.
Viel einfacher wäre es, erst einmal Wasser aus Asteroiden zu gewinnen. Nötig wäre vielleicht nur ein Sonnenspiegel, der das Gestein erhitzt – und ein Staubsauger, der den Wasserdampf aufnimmt. Wasser ist nicht nur zum Trinken für Astronauten lebenswichtig. Elektrolysegeräte können die Flüssigkeit auch in Sauerstoff und Wasserstoff trennen – Elemente, die sich zusammen als Treibstoff verwenden lassen.
Das Start-up Orbit Fab aus dem Silicon Valley will nächstes Jahr eine erste Tankstelle im Erdorbit platzieren, von der aus Servicesonden Sprit zu Satelliten bringen sollen. Je länger Satelliten im All bleiben, desto profitabler sind sie. Zunächst soll der Treibstoff von der Erde angeliefert werden, aber eines Tages könnte es billiger sein, einen Asteroiden anzuzapfen – weil ein Asteroidenshuttle wegen der geringeren Schwerkraft viel weniger Energie benötigte.
Zwischentanken im Weltall
Asteroidentreibstoff könnte die gesamte Raumfahrt, heute noch ein Milliarden-Dollar-Abenteuer, erheblich verbilligen: Startet eine Rakete von der Erde aus zum Erdorbit, besteht 85 Prozent ihres Gesamtgewichts aus Treibstoff; fliegt sie zum Mars, sind es sogar bis zu 98 Prozent. Jedes Kilogramm, das dabei transportiert wird, kostet mehr als 10.000 Euro. Könnte ein Raumschiff eine Tankstelle im Orbit ansteuern, würden die Kosten erheblich sinken. Die United Launch Alliance baut jetzt schon eine Raumfähre, die unterwegs nachtanken kann – und verspricht Start-ups, 3000 Dollar für den Liter Asteroidensprit zu zahlen.
Deutsche Unternehmen und Institute hätten durchaus Technologien zu bieten, die für den Industriepark im All interessant sein könnten. Kürzlich erst hat die Esa den Bremer Raumfahrtkonzern OHB mit einer technischen Studie beauftragt für die Mission Hera, die Ende 2023 zum Asteroiden Didymos aufbrechen soll. Und Astronaut Alexander Gerst steuerte zuletzt von der Raumstation ISS aus einen DLR-Roboter im oberbayrischen Weßling, der künftig eingesetzt werden könnte, um etwa Solarpaneele auf Asteroiden aus der Ferne zu warten.
Forscher am Massachusetts Institute of Technology rechnen dennoch damit, dass Asteroidenminen erst ab 2035 abheben – wenn die Technologien und billigere Raketenstarts zur Verfügung stehen. Bis dahin werden noch einige Sonden wie Mascot ins Weltall aufbrechen, um die Himmelsbrocken zu erforschen. „Wenn Mascot seinen Job erledigt hat und wir die Daten haben, wird das ein Moment zum Jubeln“, sagt Krause. Für sein Team ist es der Höhepunkt von zehn Jahren Arbeit. Für die Träumer von der Schatzsuche im Weltraum fängt die Arbeit gerade erst an.
