Raumfahrt auf Bestellung

Während es nach dem Beginn der Raumfahrt Ende der 1950er-Jahre lange Zeit vor allem um nationales Prestige ging und darum, wer im damals herrschenden Kalten Krieg zwischen Ost und West beim Ringen um die Vorherrschaft im All die Nase vorn hat, geht es ungefähr seit der Jahrtausendwende um die Kommerzialisierung der Branche. Diese Entwicklung ist auch unter dem Schlagwort „New Space“ bekannt. Vor ihrem Hintergrund ist in der Raumfahrt ein Wettstreit verschiedener Anbieter entbrannt. Einer der Vorreiter ist Elon Musk, der 2002 das Unternehmen SpaceX gegründet hat, den heute mit Abstand wichtigsten Spieler auf dem Feld der privatwirtschaftlich betriebenen Raumfahrt.

Mit der „Falcon 1“ schickte SpaceX 2008 – nach zunächst drei gescheiterten Versuchen – erstmals eine vollständig unter privater Regie entwickelte Flüssigtreibstoffrakete ins All. Damit bot er eine Alternative zu den teuren Raketenstarts von NASA, ESA und Co. 2020 brachte das Unternehmen aus Texas als weltweit erstes erfolgreich „Privat-Astronauten“ zur Internationalen Raumstation ISS, die bis dahin ausschließlich professionellen Raumfahrern offenstand. Und für die Zukunft hat SpaceX noch deutlich höher gesteckte Ziele: Bereits in wenigen Jahren will das Unternehmen die ersten Menschen zum Mars bringen – und zudem langfristig einen dauerhaft besetzten Außenposten der Menschheit auf dem Roten Planeten errichten. Für regelmäßige Flüge zwischen der Erde und dem Mars soll dann, so die Vision, das gerade in der finalen Entwicklungs- und Testphase befindliche Starship bereitstehen.

Ausflüge ins All

„Weltraumtourismus“ weit über der Erde ist das kaum weniger visionäre Ziel, das auch einige andere Unternehmen verfolgen – gegründet in den USA und üppig ausgestattet mit dem Geld von reichen Männern. Ein Beispiel dafür ist der Gründer des Online-Händlers Amazon, Jeff Bezos: Mit seiner Raumfahrtfirma Blue Origin, gegründet im Jahr 2000, macht er SpaceX seit Jahren Konkurrenz. Auch Blue Origin entwickelt wiederverwendbare Raketensysteme. Sie dienen unter anderem dazu, Menschen ohne astronautische Ausbildung – aber mit dickem Geldbeutel – Ausflüge ins All und in den Zustand der Schwerelosigkeit zu ermöglichen. Das gelang dem Unternehmen von Jeff Bezos zum ersten Mal 2015. Dasselbe Ziel verfolgt Virgin Galactic – ein 2004 durch den Briten Richard Branson, der zuvor viel Geld im Musikgeschäft verdient hat, und den US-Ingenieur Burt Rutan in Kalifornien gegründetes Unternehmen. Ende 2009 präsentierte Virgin Galactic mit dem „SpaceShipTwo“ ein Raumfahrzeug für private Kurzausflüge ins All. 2021 bezifferte der Anbieter den Preis für solche touristischen Weltraumflüge – die vom Start bis zur Landung lediglich rund eine Viertelstunde lang dauern – auf 450.000 Dollar pro Person.

Das ist zwar kein Schnäppchen, aber deutlich günstiger als das, was der erste Weltraumtourist der Geschichte für seine Reise bezahlen musste: Der US-Unternehmer Dennis Tito, der 2001 an Bord eines russischen Raumtransporters und als Begleitung einer Crew von professionellen Astronauten die ISS besuchte, ließ sich seinen exquisiten Trip satte 20 Millionen Dollar kosten.

Preisverfall an der Startrampe

Ein solcher Preisverfall ist charakteristisch für die Entwicklung der Raumfahrt seit der Jahrtausendwende – und zeigt sich nicht nur im Weltraumtourismus, sondern allgemein bei Raketenstarts und dem Transport von Satelliten ins All. Er ist eine Konsequenz der zunehmenden Privatisierung, wie der Stuttgarter Raumfahrtforscher Fasoulas erläutert: „Die Kosten für den Transport von einem Kilogramm Nutzlast ins Weltall sind während der letzten zwei Jahrzehnte drastisch gesunken: von durchschnittlich rund 15.000 bis 20.000 Dollar kurz nach der Jahrtausendwende auf inzwischen noch etwa 2.000 bis 10.000 Dollar. Unter Berücksichtigung der Inflation ist dies weit mehr als nur eine Halbierung.“ Das visionäre Ziel von SpaceX ist es, mit Starship die Kosten nochmals deutlich auf rund 500 Dollar je Kilogramm zu senken.

„Wenn man nur die reinen Energiekosten für den Start in den Weltraum bezahlen müsste, wären Preise von unter 10 Euro pro Kilogramm denkbar“, sagt Fasoulas. „Diese durch die Physik vorgegebene Grenze illustriert die große Bedeutung einer Wiederverwendbarkeit.“ Zum Vergleich: In den 1960er-Jahren, zur Zeit der Apollo-Mondmissionen, schlug der Start eines Kilogramms Nutzlast ins All noch mit rund 25.000 Dollar zu Buche – was inflationsbereinigt heute etwa 250.000 Dollar entsprechen würde.

Private gehen anders vor

Und das Ende dieser Entwicklung dürfte noch lange nicht erreicht sein. Ein Grund dafür: Kommerzielle Anbieter gehen bei der Entwicklung neuer Raketen oder Flugkörper für die Raumfahrt teils völlig anders vor als staatliche Organisationen, wie Fasoulas erklärt: „Die großen Raumfahrtagenturen achten strikt darauf, dass alle Systeme nahezu 100-prozentig zuverlässig funktionieren.“ Sie entwickeln auch oft eigens für ein Raumfahrzeug oder eine Weltraummission neue technische Komponenten, die vielfach sehr komplex sind und aus Sicherheitsgründen umfangreich getestet und qualifiziert werden müssen. Es darf nichts schiefgehen, da der Verlust eines Objekts oder das Scheitern einer Mission einen immensen Schaden für die Steuerzahler bedeutet. Doch auf der Kehrseite macht das die Entwicklung neuer Raumfahrttechnik langwierig und teuer.

„Privatwirtschaftliche Unternehmen hingegen sind in der Regel bereit, ein höheres Risiko einzugehen und auch mal einen Verlust hinzunehmen, etwa während der Entwicklungsphase einer neuen Rakete“, sagt Fasoulas. „Es wird nicht alles bis ins kleinste Detail perfektioniert.“ Misslingt ein Startversuch, ist der Verlust in der Regel bereits einkalkuliert. Und den privaten Raumfahrtpionieren ist klar: „Auch aus einem Misserfolg lassen sich lehrreiche neue Erkenntnisse gewinnen – die Lernkurve ist schlicht wesentlich steiler und schneller.“

Überdies verwenden die New-Space-Unternehmen in ihren Raumfahrzeugen großenteils Bauelemente von der Stange – beispielsweise Platinen oder Kondensatoren, die auch für die Herstellung von Computern und Smartphones verwendet werden. Sie sind durchaus technisch ausgereift – und wegen der als Massenprodukt hergestellten großen Stückzahlen vor allem weitaus preisgünstiger als eigens entwickelte Spezialtechnik: ein weiterer wichtiger Beitrag zur Kostensenkung in der Raumfahrt. „Ob beispielsweise eine Platine 1.000 Euro oder nur 1 Euro kostet, macht für die gesamten Entwicklungs- und Fertigungskosten eines Raumfahrzeugs einen enormen Unterschied“, betont Raumfahrtforscher Fasoulas.

Auch neue Herstellungstechniken, die zum Teil erst in den letzten Jahren anwendungsreif geworden sind, tragen zum Preisverfall in der Raumfahrt bei. „So hat die Möglichkeit, auch komplexe metallische Bauteile mithilfe von 3D-Druckern herzustellen, die Herstellung von Raketentriebwerken geradezu revolutioniert“, sagt Laurence Hoffelder, Studentin der Luft- und Raumfahrttechnik am Institut von Stefanos Fasoulas und Mitglied im Vorstand der Stuttgarter Studentengruppe Hybrid Engine Development (HyEnD). Die Technik des 3D-Drucks von Metallen ist inzwischen so weit fortgeschritten, dass sich auch in Forschungslabors wie dem an der Uni Stuttgart moderne Triebwerkssysteme selbstständig entwickeln und herstellen lassen. „Das ermöglicht die rasche Umsetzung neuer Ideen, zum Beispiel zu alternativen Antriebstechniken“, freut sich Hoffelder. Außerdem erleichtert es jungen und kleinen Unternehmen, die etwa aus der Universitätsforschung heraus entstehen, den Zugang zum Raumfahrtmarkt.

Astronomische Wachstumsraten

All das trägt dazu bei, dass die Raumfahrt boomt und sich von einem teuren Prestigeprojekt zu einer ökonomischen Goldgrube entwickelt. Bereits 2017 hatte die Unternehmensberatungsagentur J. P. Morgan in einer umfassenden Studie prophezeit, dass sich der Umsatz von Unternehmen, die in und rund um die Raumfahrt tätig sind, innerhalb von 25 Jahren verzehnfachen werde: von rund 350 Milliarden Dollar 2016 auf 3,5 Billionen Dollar um das Jahr 2040. Die derzeitige Entwicklung scheint diese Prognose zu bestätigen.

Dabei sind die ökonomischen Möglichkeiten, die die Raumfahrt für Unternehmen bietet, äußerst vielfältig: Sie reichen von Dienstleistungen wie Raketenstarts für Satelliten über den Transport von Menschen oder Material zur Internationalen Raumstation bis hin zum Handel mit Daten, die sich beispielsweise aus der Erdbeobachtung per Satellit gewinnen lassen. „Künftig könnte das Weltall sogar zum Ort für Bergbau werden“, sagt Natascha Bonidis, die am Institut für Raumfahrtsysteme der Uni Stuttgart promoviert und dabei ihren Fokus auf astronautische Systeme legt. „Auf Asteroiden und anderen Himmelskörpern lassen sich in fernerer Zukunft vielleicht wichtige Rohstoffe für die irdische Zivilisation oder für die Raumfahrt selbst fördern, die auf der Erde nicht in ausreichendem Maß zu finden sind beziehungsweise deren Transport von der Erde in den Weltraum zu teuer ist.“

Beim Geschäft mit Raketenstarts ist das Unternehmen SpaceX seit Jahren klar in Front. So hatte das Unternehmen 2024 mit 134 von weltweit insgesamt 259 orbitalen Starts – die in der Regel dazu dienen, Satelliten oder eine andere Nutzlast in die obere Erdatmosphäre zu bringen – einen Marktanteil von mehr als 50 Prozent. Zudem verspricht sich SpaceX viel Profit durch den Aufbau eines eigenen, umfangreichen Satellitennetzwerks: dem weltumspannenden „Starlink“-Netz. Seit dem Start der ersten dafür vorgesehenen Satelliten im Mai 2019 ist das Netzwerk auf rund 8.000 künstliche Erdtrabanten angewachsen, die den Globus jeweils in etwa 550 Kilometer Höhe umkreisen. Sie sollen vor allem sicherstellen, dass stabile Internetverbindungen in jedem noch so entlegenen Winkel der Welt möglich sind. In den nächsten Jahren will SpaceX das Gespinst aus Kommunikationssatelliten kräftig weiter ausbauen – und bis zu 40.000 weitere Flugkörper in den Orbit hieven. Viele weitere, ähnliche Satellitennetzwerke befinden sich derzeit in den USA, in China sowie in Europa im Aufbau oder in der Planung.

Die Schattenseiten des Booms

Für Stefanos Fasoulas zeigt diese Entwicklung auch eine Schattenseite der boomenden, vor allem von privaten Akteuren beflügelten Raumfahrt: Sinkende Kosten und wachsende technische Möglichkeiten führen zu immer mehr Raketenstarts und einer rapide zunehmenden Zahl von Flugkörpern über der Erde. Damit wächst das Risiko von Kollisionen untereinander oder mit Partikeln von Weltraummüll, dessen Menge so durch das Zerbersten von Objekten weiter anwachsen könnte – und damit auch eine steigende Gefahr für Raumschiffe, Raumstationen und deren Besatzung oder die Raumfahrt insgesamt.

Hinzu kommen Risiken für die terrestrische Umwelt. „Eine 2023 dazu veröffentlichte Studie eines Forscherteams aus den USA hat die Fachwelt aufgeschreckt“, berichtet der Stuttgarter Wissenschaftler. „Ihre Ergebnisse deuten darauf hin, dass bereits heute viele Aerosole, die in der Erdatmosphäre im Bereich der Stratosphäre zu finden sind, auf die Raumfahrt zurückzuführen sind.“ Diese winzigen Partikel können als Kondensationskeime für Wassertropfen wirken oder die Ozonschicht beeinflussen – und somit das Klima auf der Erde. In welcher Weise, ist noch weitgehend unbekannt. Hinzu kommt eine Mixtur verschiedener Substanzen, die beim Verglühen von Raumflugobjekten in die irdische Lufthülle gelangen – auch das ein Effekt mit bisher kaum absehbaren Folgen für die Umwelt, der an Bedeutung zunimmt. So sollen die Satelliten des Starlink-Netzes nach fünf Jahre durch leistungsfähigere Nachfolger ersetzt und dann kontrolliert zum Absturz und zum Verglühen gebracht werden.

Stefanos Fasoulas sieht die Raumfahrt daher schon am Beginn der nächsten Ära stehen. „Während ihrer Anfangszeit in den 1950er-Jahren ging es um den Faktor ‚Zeit‘ und darum, überhaupt ins All zu gelangen“, erläutert er. „Darauf folgten zwei Jahrzehnte, in denen jede Raumfahrtnation versuchte, konkrete ‚Ziele‘ zu erreichen und etwa zum Mond zu fliegen.“ Seit der Jahrtausendwende stehen mit der Privatisierung die ‚Kosten‘ im Vordergrund. „Jetzt kommt ein weiterer Aspekt hinzu“, stellt Fasoulas fest: „die Minimierung der Auswirkungen auf die Umwelt.“ Der Forscher hält es für unabdingbar, Techniken zu entwickeln, die die potenziell negativen Folgen der Raumfahrt lindern. Der Fangturm Megazilla, der Raketen davor bewahrt, gleich nach dem Start zu Müll zu werden, ist ein gutes Beispiel dafür. ■