Kühles Nass aus dem All

Viel realistischer als der Abbau von Edelmetallen und Energierohstoffen, ist der Abbau von Wasser. Dahinter steht ein andere Ansatz. Es wird nicht nach etwas wertvollem im Weltall gesucht, das dann zur Erde zurück gebracht wird. Stattdessen wird nach nützlichen Stoffen gesucht, die dann nicht mehr von der Erde ins All gebracht werden müssen. Anstatt um Profit geht es um die Vermeidung von Kosten.

Das ist auch keine schlechte Strategie. Ein Kilogramm in einen Orbit zu bringen kostet selbst mit den billigsten Raketen etwa $4000, in den höheren Orbits sind es $10000 und außerhalb der Gravitationsfelds der Erde noch mehr. Der wichtigste Posten im Massebudget der Raumfahrt ist der Treibstoff. Jedes Kilogramm eingesparte Masse vermeidet damit derzeit Kosten im Gegenwert von etwa 400 Gramm Platin! Bei den weniger billigen Raketen ist das Verhältnis sogar noch günstiger.

Wasser ist auch eine gute Grundlage als Treibstoff für Satelliten, Raumsonden und Raumschiffe. Es kann direkt in einem Plasmatriebwerk verwendet werden. Im einfachsten Fall ist das ein “Arcjet” Lichtbogentriebwerk. Wie bei einem Elektroschweißgerät wird mit Strom ein Lichtbogen erzeugt, der das Wasser stark aufheizt und durch eine Düse ausgestoßen wird. Es gibt natürlich auch ausgefeiltere Techniken, wie das Vasimr-Triebwerk. Das tut das gleiche mit Magnetfeldern und Mikrowellen. Damit erreicht es nicht nur viel höhere Temperaturen, das Plasma kommt auch nicht mit Wänden in Berührung, so dass es keine Verschleißteile gibt. Genauso gut kann das Wasser auch durch Elektrolyse aufgespalten und in einem konventionellen Raketentriebwerk verbrannt werden.

Anders als bei Edelmetallen ist Wasser in Asteroiden auch im normalen Sinn häufig. Der Wassergehalt von Chondriten (die häufigste Asteroidenart)  liegt in der Größenordnung von 5 bis 20 Prozent. Anstatt sich über 20 Gramm Rohstoff pro Tonne zu freuen, wären 20 Kilogramm Wasser pro Tonne noch recht wenig.

Der Weg zur Erde braucht viel Energie
Jetzt muss der Treibstoff “nur” noch dahin, wo er gebraucht wird. Hätten wir ein viele Asteroiden in Umlaufbahnen in der Nähe der Erde wäre es kein Problem. Allerdings sind wir in der glücklichen Lage, dass dem nicht so ist. Sonst wären Asteroideneinschläge auch sehr viel häufiger. Das bedeutet, dass Mengen Treibstoff aufgewendet werden müssen um zu den Asteroiden hin und von dort zur Erde zurück zu kommen. Wieviel das ist, wurde untersucht. Auf der Suche nach einer Mission für das “Space Launch System”, neue Schwerlastrakete der NASA, wurde auch vorgegschlagen einen kleinen Asteroiden einzufangen und zurück zur Erde zu bringen. Für das Ergebnis ist es egal, ob ein ganzer Asteroid oder das Wasser von einem Asteroiden zur Erde gebracht werden soll.

Die Manöver um Material von sehr günstig gelegene Asteroiden zur Erde zurück zu bringen, brauchen demnach soviel Aufwand wie eine Geschwindigkeitsänderung (“Delta-V”) von 3-5km/s. Für den Flug zum Asteroiden hin ist das Delta-V noch größer. Denn der Asteroid soll nur in einen weit von der Erde entfernten Orbit gebracht werden. Das Raumschiff startet aber aus einem niedrigen Erdorbit. (Oder von der Oberfläche, je nach Sichtweise.) Allerdings ist das Raumschiff beim Hinflug noch leer und somit hoffentlich recht leicht. Wieviel sind 5km/s im Vergleich? Für den Flug vom niedrigen Erdorbit in einen Mondorbit wird ein Delta-V von etwas weniger als 5km/s gebraucht.

Zum Glück können effiziente Triebwerke wie Plasmatriebwerke solche Geschwindigkeiten mit überschaubarem Treibstoffverbrauch bewerkstelligen. Ein klassisches Wasserstofftriebwerk, mit Ausströmgeschwindigkeiten von knapp 5km/s, hätte dafür noch etwa 2/3 der gesamten Masse des Raumschiffs als Treibstoff verbraucht. Ein Plasmatriebwerk wie das Vasimr erreicht Ausströmgeschwindigkeiten von 20-100km/s und hat damit nur noch einen Bruchteil dieses Treibstoffverbrauchs.

Die Lösung des Problems der Lösung, ist die Lösung des Problems

Und hier ist die Ironie des ganzen Problems. Erst wenn es sehr effiziente Triebwerke gibt, könnte man Treibstoff in nennenswerten Mengen von den Asteroiden zur Erde zu bringen. Aber dann hat man sehr effiziente Triebwerke und braucht nicht mehr die großen Mengen Treibstoff, wegen denen man den ganzen Aufwand ursprünglich betreiben wollte. Der wenige Treibstoff der dann noch gebraucht wird, kann mit sehr wenig Aufwand auch von der Erde kommen. Er macht dann nur noch einen kleinen Teil der Gesamtmasse aus, die ohnehin von der Erde in den Weltraum gebracht werden muss.

Asteroidenbergbau für den Bedarf auf der Erde ist damit unsinnig. Er würde sich nur lohnen, wenn die Satelliten und Raumschiffe selbst aus dem Material der Asteroiden gebaut würden. Trotz aller Experimente mit 3D-Druckern sind wir von diesem Stand der Technik allerdings noch sehr weit entfernt.

 (Der Artikel wurde heute auch auf Golem.de veröffentlicht.)

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Kommentare (8)

  1. #1 Roland B.
    5. Februar 2016

    Toll. Die USA erlauben was im Sonnensystem. Was passiert denn, wenn jetzt vielleicht Nauru ein Gesetz erlässt, das das verbietet?
    Klar, realistisch heißt das, daß kein Schwein sich für Naurus Gesetzgebung interessiert, wenn sie der US-amerikanischen widerspricht – aber vielleicht gibt es ja auch Leute, die sich dazu Gedanken machen, befreit von der imperialistischen (sag ich mal) Realität?
    Beugen wir uns alle (meiner Meinung nach) dubiosen Regimes, die einfach mal irgendetwas beschließen?
    Und was passiert, wenn nicht Nauru sondern China oder Putin eine andere Meinung haben als die Amerikaner?

  2. #2 Dortel von Döns
    5. Februar 2016

    “Beugen wir uns alle (meiner Meinung nach) dubiosen Regimes, …?”

    Nein, denn den von dir erwähnten dubiosen Regimes (Putin, China) beugen wir uns ja nicht.

  3. #3 Alderamin
    5. Februar 2016

    Na ja, wenn man den Treibstoff auch gleich vom Asteroiden bekommt, dann gelten die Rechnungen auf der Basis heutiger Raumfahrzeuge ja nicht mehr, und der Transport bis zur Erde ist quasi für umme. Man müsste halt einen Fährtransport zwischen der Erde und den Asteroiden einrichten, indem man einen Frachter oben belässt, der mit Wasser des Asteroiden angetrieben wird und für sehr viele Flüge eingesetzt wird. Der wird dann mit der Zeit abgeschrieben.

    Auf die Erde bringt man das Zeugs dann am besten mit einem Weltraumlift, dann braucht man keine Landekapseln hochschießen. Oder man verarbeitet es gleich oben, auf einer Raumstation, auf dem Mond oder dem Mars.

    Ist aber wohl eher was für’s 22.-24. Jahrhundert.

  4. #4 Kafirissimo
    5. Februar 2016

    Mir scheint da hat sich jemand nicht mal die Mühe gegeben SES zu googeln, denn dann hätte man festgestellt dass es sich da mitnichten um eine Firma handelt die scharf war auf einen steuersparenden luxemburger Firmensitz, sondern um eine in Luxemburg geschaffene und finanzierte Startup aus dem Jahre 1985.
    Leider passt das so überhaupt nicht ins Luxemburg-Bild des deutschen Michels, dessen Doofpresse ihm regelmässig einredet, dass der kleine westliche Nachbar ausser Steuern klauen sonst nichts kann…
    Ausser bei RTL, da sagt man das nicht. Kann das Zufall sein?

    • #5 wasgeht
      5. Februar 2016

      Ok, wenn wir schon auf dem Niveau sind, dann bezeichnen wir SES am besten als Luxemburgischen Staatskonzern – denn es es war der Staat, der das Unternehmen gegründet hat.

  5. #6 wereatheist
    7. Februar 2016

    “Real existierender” Staatssozialismus in Luxembourg? Ist das nicht fast schon ein Kriegsgrund? Sollte nicht die NATO die Panzer rollen lassen, für einen regime change? Ups, Luxembourg ist selbst in der NATO. Da denn halt nicht :D

  6. #7 wereatheist
    7. Februar 2016

    @Alderamin:
    Der Treibstoff, der auf Asteroiden gewonnen werden könnte, ist die höchst gefährliche und exotische Verbindung DHMO.
    Interessanterweise hat die Erde gut abbaubare Vorkommen von DHMO. Die Vorkommen betragen ungefähr 1 Milliarde Kubikkilometer DHMO, oder 10^21 kg. Das reicht erstmal :)

  7. #8 wereatheist
    7. Februar 2016

    @Alderamin:
    Betrachte meinen letzten Kommentar als Rülpser (und somit unnötig unhöflich).
    Was ich mir aber nicht verkneifen kann: ein Geschäftsmodell, dass irgendwie einen Weltraumlift voraussetzt, wird kaum Kreditgeber finden.