Bergbau im All

Es lassen sich grob drei Arten von Planetoiden unterscheiden: Der C-Typ (von „carbonaceous“ für kohlenstoffreich) hat einen hohen Gehalt an Wassereis, Kohlenstoff und Phosphor. Dazu zählen etwa drei Viertel aller Planetoiden. Der S-Typ (von „siliceous“ oder „stony“ für silikatreich beziehungsweise steinig) enthält viel weniger Eis, dafür aber zahlreiche Metalle wie Nickel, Kobalt, Rhodium, Gold und Platin. Dazu gehören weniger als ein Fünftel der Kleinkörper. Der M-Typ (von „metallic“ für metallisch) ist noch seltener und besitzt noch mehr Metalle, bis zum Zehnfachen des S-Typs.

Aus Wassereis, häufig vor allem in C-Typ-Planetoiden, lassen sich durch Elektrolyse Sauerstoff und Wasserstoff gewinnen, die als Raketentreibstoffe nützlich sind. So können Tankstellen im All aufgebaut werden – auch für die Materialtransporter zur Erde. Und das im Wortsinn schwerste Problem der Raumfahrt wird verringert: Große Raketen brauchen viel Treibstoff, und dessen zusätzliche Masse erfordert beim Start von der Erde noch mehr Treibstoff und so weiter. Alles, was sich außerirdisch finden lässt, ist also eine wahre Erleichterung.

Der C-Typ würde sich außerdem gut für landwirtschaftliche Aktivitäten eignen, der S- und M-Typ für die Gewinnung von Seltenen Erden und anderen Metallen. In einem zehn Meter großen und rund 650 Tonnen schweren S-Planetoiden dürften sich beispielsweise 50 Kilogramm an Edelmetallen wie Gold, Platin und Palladium befinden. Ein Kleinplanet vom M-Typ mit einem Kilometer Durchmesser enthält wohl über zwei Milliarden Tonnen Eisen und Nickel – mehr als das Doppelte des jährlichen Abbaus weltweit auf der Erde.

In der Vergangenheit waren Fragmente solcher M-Planetoiden, die als Meteoriten auf die Erde stürzten, vielleicht die erste Quelle von Eisen – schon vor dem Beginn der Eisenzeit. So nutzten grönländische Inuit das „Sterneneisen“ des bei Kap York gefundenen Brockens jahrhundertelang für die Herstellung von Pfeilspitzen und Werkzeugen. Auch die Konzentration von Metallen wie Germanium, Gallium und Iridium ist in diesem Meteoriten weitaus höher als in irdischen Erzen – bei Iridium das 10.000-Fache des durchschnittlichen Erdkrustengehalts.

Planetoiden als Fundgruben

Die Gesteinsbrocken im All bieten also lukrative Aussichten. Der Planetenwissenschaftler John S. Lewis, der bereits 1997 das Buch „Mining the Sky“ veröffentlicht hat (1998 als „Unbegrenzte Zukunft“ auch ins Deutsche übersetzt), schätzt, dass ein 500 Meter großer M-Planetoid das 175-Fache der jährlichen globalen Platin-Förderung enthält und insgesamt mehr als die bekannten Reserven weltweit. Mit anderen Edelmetallen wie Gold und dem ebenso teuren Palladium verhält es sich ähnlich. Gegenwärtig kostet ein Kilogramm Platin rund 30.000 Euro, ein Kilogramm Gold rund 55.000 Euro. Allerdings würden diese Marktpreise schnell einbrechen, wenn es zu einem Überangebot der Edelmetalle aus dem Weltraum käme. Doch sie sind ja nicht nur Schmuck und Wertanlage, sondern beispielsweise für die Mikroelektronik oder als chemische Katalysatoren sehr wichtig.

Der erdnahe Planetoid Eros, den die 1996 gestartete Raumsonde NEAR Shoemaker (Near Earth Asteroid Rendezvous) 2000/2001 inspiziert hatte, enthält rund 20 Milliarden Tonnen an Metallen. Das ist mehr, als die Menschheit bislang insgesamt gefördert hat – dabei ist der krumme Brocken lediglich 35 Kilometer lang.

Bald werden sich die Hochrechnungen präzisieren lassen. Im Jahr 2029 soll der 220 Kilometer große M-Planetoid Psyche von der gleichnamigen Raumsonde erforscht werden. Er besitzt vermutlich über zehn Billiarden Tonnen Eisen und Nickel – das würde den irdischen Bedarf auf lange Zeit vollständig decken. Selbst das ökonomisch verwertbare Material des 900 Meter großen C-Planetoiden Ryugu wurde auf einen Wert von über 75 Milliarden Euro geschätzt; sein Abbau würde wohl zwei Drittel davon kosten. Rein rechnerisch locken also enorme Profite.

Aufwendige Schatzsuche

Auf der Erde sind Bergbauaktivitäten ein dreiteiliger Prozess: Prospektion, Exploration und Extraktion. Das wäre bei Planetoiden nicht anders. Zunächst müssen geeignete Kandidaten gefunden werden. Anschließend sind sie vor Ort genau zu erforschen. Erst dann kann mit dem Abbau von Rohstoffen begonnen werden. Das Aufspüren Erfolg versprechender Himmelsköper ist nur teilweise mit Teleskopen möglich, die sich auf der Erde oder im Weltraum befinden. Darüber hinaus benötigt man Raumsonden, die den jeweiligen Planetoiden umkreisen und kartieren. Für die Exploration sind Sonden erforderlich, die auf dem Planetoiden landen und am besten auch Bodenproben zur Erde bringen.

Um schließlich an die Planetoidenschätze zu kommen, gibt es im Prinzip drei Möglichkeiten: Entweder man baut die Rohstoffe vor Ort ab und verarbeitet sie dort gleich weiter; dann müssten entsprechend große und komplexe Anlagen zum Ziel geflogen werden. Oder man schafft abgebautes Material zur Erde beziehungsweise in Erdnähe, um es dort aufzubereiten; auch Raum- und Mondstationen wären eine Option. Oder man transportiert direkt den ganzen Kleinplaneten in eine erdnahe oder lunare Umlaufbahn, um ihn dort auszuschlachten.

Allerdings ist Planetoiden-Bergbau wesentlich komplizierter als irdische Rohstoffgewinnung. Schon die Landung der Raumsonden und ihre Verankerung – etwa mit Harpunen – ist aufgrund der geringen Gravitation eine Herausforderung. Aus demselben Grund entweicht viel Material beim Bohren oder Ausgraben ins All, was enorme Mengen an Staub produziert und die technischen Anlagen gefährdet. Aber solche sind noch nicht einmal entwickelt. Zudem müssten sie hochautomatisiert funktionieren, weil eine Signallaufzeit von mehreren Minuten aufgrund der großen Distanz keine flexible Fernsteuerung erlaubt. Selbst auf der Erde sind die Maschinen noch nicht so autark. Oder es wären Menschen in Raumstationen vor Ort erforderlich, was die Kosten und Gefahren erhöht.

Vorteilhaft ist, dass wesentlich weniger Energie erforderlich ist als auf der Erde, um große Mengen Material aufzusammeln und zu bewegen. Daher können die Gesteinsbrocken oder die daraus extrahierten Rohstoffe mit großen Frachtraketen auch einfacher zur Erde, zu einer Raumstation oder Mondbasis transportiert werden.

Eine Bahnänderung von Planetoiden wäre der größte Anfangsaufwand, dann aber für das weitere Verfahren das Einfachste. 2013 hat ein Forscherteam von der University of Strathclyde in Glasgow aus einem Katalog von 9000 erdnahen Planetoiden ein Dutzend Brocken identifiziert, zwei bis zwanzig Meter groß, die sich für eine Ausbeutung besonders gut eignen. Sie könnten sich durch eine Geschwindigkeitsänderung von jeweils weniger als 500 Meter pro Sekunde in Erdnähe bringen lassen. Doch solche Manöver sind riskant, denn womöglich gerät die Beute außer Kontrolle und stürzt auf die Erde oder lässt sich gar als Waffe missbrauchen. Davor warnten die Astronomen Steven J. Ostro und Carl Sagan bereits in den 1990er-Jahren.

Start-ups in den Startlöchern

Die ersten Firmen zur Rohstoffbeschaffung aus dem Weltraum wurden bereits ins Leben gerufen: 2012 Planetary Resources und 2013 Deep Space Industries. Beide machten viel Rummel und hatten prominente Unterstützer, sind ein paar Jahre später aber vom Markt verschwunden.

Seither wurden weitere Unternehmen gegründet, zum Beispiel die TransAstra Corporation in Los Angeles. Die Idee ist, grundlegende Techniken im Management des Satellitenverkehrs in Erdumlaufbahnen zu entwickeln, wo es allmählich eng wird. Später könnte von erdnahen Planetoiden Wassereis für die Treibstofferzeugung beschafft werden. „Das Schürfen nach Metallen ist für den Anfang zu teuer, wenn man die gesamte Infrastruktur mitrechnet“, sagt Geschäftsführer Joel Sercel. „Aber später soll TransAstra alles abbauen, was das Periodensystem der Elemente hergibt.“

Auch das Startup-Unternehmen AstroForge im kalifornischen Huntington Beach hat hochfliegende Pläne – und 2022 rund 13 Millionen Dollar Startkapital akquiriert. Im Januar 2023 gab Geschäftsführer Matt Gialich den geplanten Start der Mission Brokkr-2 im Oktober 2023 bekannt, die einen erdnahen Planetoiden aus nur einem Kilometer Distanz erkunden soll – vor allem hinsichtlich seines Metallgehalts. Zuvor wird die Technik mit einem Kleinsatellit im Erdorbit getestet. Der Planetoid sei kleiner als 100 Meter und innerhalb von elf Monaten zu erreichen. Um welchen es sich handelt, will Gialich nicht sagen. Er machte jedoch deutlich: „Unsere Firma ist zu 100 Prozent auf die Rohstoffgewinnung von einem Planetoiden ausgerichtet. Es wird keinen Verdienst zuvor geben.“

Die Asteroid Mining Corporation (AMC) in London arbeitet ebenfalls bereits darauf hin, mit wiederverwendbaren Raumfähren Platin und andere Edelmetalle von einem Planetoiden zu holen. 20 Tonnen sind das Ziel. 2025 soll der Asteroid Prospecting Satellite I in einen erdnahen Orbit geschickt werden, um von dort aus fünf Jahre nach geeigneten Kleinkörpern zu suchen. Anschließend soll die Asteroid Exploration Probe I den erfolgversprechendsten Kandidaten vor Ort inspizieren und darauf landen. Indessen wird zusammen mit der japanischen Universität Tohoku bereits ein sechsbeiniger Roboter namens Scar-e (Space Capable Asteroid Robotic Explorer) entwickelt; er könnte sich wie ein Insekt an einen Planetoiden klammern und nach wertvollen Metallen schürfen. „Unsere Zukunftsvision sieht Planetoiden als Basis der extraterrestrischen Ökonomie“, sagt AMC-Gründer Mitch Hunter-Scullion.

Auch in China besteht Interesse an Weltraumschätzen. So startete die Firma Origin Space 2021 das Weltraumteleskop Yangwang-1 („Blick nach oben“), das nach geeigneten Planetoiden sucht, und den Kleinsatelliten NEO-1, der das Einfangen kleiner Objekte mit einem Netz ausprobieren soll.

In Deutschland bleibt man noch bodenständig. Immerhin hat der Bundesverband der Deutschen Industrie (BDI) 2018 ein Positionspapier zur Rohstoffgewinnung von Planetoiden veröffentlicht. „Weltraumbergbau birgt großes Potenzial für Zukunftstechnologien“, heißt es darin. Sogar über eine künftige „dritte große Revolution in der Menschheitsgeschichte nach dem Beginn der Landwirtschaft und der industriellen Revolution“ wird gemutmaßt.

„Derzeit noch Zukunftsmusik, wird die Förderung von Rohstoffen im Weltraum dank zunehmend innovativer Techniken und sinkender Kosten für Weltraumflüge perspektivisch möglich sein“, ist Matthias Wachter, Abteilungsleiter Sicherheit und Rohstoffe beim BDI in Berlin, überzeugt. Das Positionspapier betont auch, dass „deutsche Unternehmen und Forscher jedoch politische Rückendeckung, Rechtssicherheit und nicht zuletzt gesellschaftliche Akzeptanz“ brauchen, um sich an der Exploration zu beteiligen.

Goldrausch wie im Wilden Westen?

Auch kritische Stimmen sind bereits zu vernehmen. Der Philosoph James Schwartz meint, Planetoiden-Bergbau würde das Wohlergehen der Menschen kaum verbessern; der Rechtsphilosoph Daniel Pilchman befürchtet sogar eine Vergrößerung der Ungleichheit. Andere sehen ein neues Weltraumwettrennen wie in den 1960er-Jahren anbrechen, eine Ära des Kolonialismus oder eine rechtslose Goldgräberzeit wie im Wilden Westen.

Um die Planetoiden-Bergbauunternehmen juristisch abzusichern, hat die US-Regierung den Space Act 2015 beschlossen. Das Gesetz soll den Wettbewerb regulieren und erlaubt es Firmen sowie Privatpersonen in den USA, Ressourcen im All ausbeuten und verwenden zu dürfen, etwa vom Mond und von Planetoiden.

Und 2017 verabschiedete auch Luxemburgs Regierung ein Weltraumressourcengesetz, nachdem sie 2016 verkündet hatte, sie würde den Planetoiden-Bergbau finanziell und steuerlich unterstützen und die juristischen Rahmenbedingungen für die entsprechend interessierten Firmen bereitstellen. Einige Staaten wie Japan, Portugal und die Vereinigten Arabischen Emirate haben bereits Kooperationsverträge abgeschlossen.

Ende 2022 haben He Sun, Junfeng Zhu und Yipeng Xu von der Außenstelle der University of Nottingham im chinesischen Ningbo den Einfluss des Planetoiden-Bergbaus auf die Weltwirtschaft untersucht. Ihr Fazit: Falls es keine UN-Regulationen gibt, drohen feindlicher Wettbewerb und Monopolbildung; die soziale Ungleichheit zwischen den Ländern würde stark anwachsen. Deshalb sei eine Aktualisierung des Weltraumvertrags (Outer Space Treaty) nötig, den seit 1967 112 Nationen unterzeichnet haben – „zum Wohl der Menschheit“, wie es darin heißt.