Aber selbst die größten dieser irdischen Reichtümer verblassen im Vergleich zu den Werten, die wir im nahen Weltraum vermuten. Allein der Wert des Asteroiden «16 Psyche” der zwischen Mars und Jupiter seine Runden um die Sonne dreht, wird auf über 700 Trillionen Dollar geschätzt – das sind etwa 100 Mrd. Dollar für jeden Menschen. Ein wahres Kleinod also. Da im Gegensatz zu den irdischen Schätzen ihre Lage in etwa bekannt ist, liegt es nur an uns, diese Schätze zu heben. Der Schlüssel zur kosmischen Schatzsuche: Space Mining.

Was ist eigentlich »Space Mining«? 

In unserem Sprachgebrauch ist der Begriff »mining« (Bergbau) recht eindeutig festgelegt: Die Gewinnung von Bodenschätzen aller Art aus der Erdkruste. Die im Boden vorhandenen Bodenschätze umfassen alle festen, flüssigen oder gasförmigen Rohstoffe, die einen wirtschaftlichen Wert haben. Im deutschen Bergbaurecht ist zudem Erdwärme mit eingeschlossen. Explizit werden über 70 Bodenschätze im deutschen Gesetz genannt, wobei neben Bekanntem wie Eisenerz, Braunkohle oder Gold auch weniger Bekanntes wie Alaun oder Actinium aufgeführt sind. Im Gesetz wird genau aufgelistet, welcher dieser Bodenschätze dem Grundstückseigentümer gehören, und welche als bergfreie Bodenschätze – unter der Beachtung zahlreicher staatlicher Vorschriften – von jedermann abgebaut werden können. Wenn aber Bergbau die Gewinnung von Bodenschätzen aus der Erdkruste meint, dann ist »Space Mining« konsequenterweise die Gewinnung von Bodenschätzen im Weltraum. Dies schließt prinzipiell alle Rohstoffquellen außerhalb der Erde ein, also z. B. auch Exoplaneten oder andere weit entfernte Himmelskörper. Selbst die größten Optimisten denken jedoch erst einmal an unser eigenes Sonnensystem, und hierbei weniger an die Planeten, sondern vielmehr an Asteroiden mit ihren Mineralienschätzen. Häufig wird daher von Asteroidenbergbau gesprochen, wenn über Space Mining nachgedacht wird. Zudem wird auch der Mond als wichtige Rohstoffquelle genannt, da dort reichliche Vorkommen an Wasser und Helium vermutet werden. Helium wird bereits jetzt sehr vielseitig eingesetzt, z. B. in der Lasertechnologie, und könnte als möglicher Brennstoff bei der Kernfusion noch an Bedeutung gewinnen. Wasser ist zwar auf unserem Planeten sehr reichlich vorhanden, jedoch ist der Transport von irdischem Wasser in den Weltraum aufgrund seines Gewichts sehr teuer. Im Weltraum dagegen ist Wasser knapp und somit potenziell wertvoll. Die chemischen Raketentreibstoffe Wasserstoff und Sauerstoff werden aus Wasser gewonnen.Halten wir fest: Weltraumbergbau meint die Gewinnung von Rohstoffen, die entweder auf unserem Planeten oder bei der Weltraumfahrt an sich knapp sind. Im Besonderen sprechen wir von der Nutzung von Rohstoffen in den Asteroiden und in der Mondkruste.

Warum ist Space Mining interessant? 

Eine dumme Frage, möchte man meinen, werden doch die irdischen Bodenschätze nach über 6000 Jahren des Bergbaus langsam knapp. Diese Aussage entspricht wohl dem allgemeinen Verständnis über nicht-nachwachsende Rohstoffe. Kritische Zeitgenossen mögen aber zu Recht einwenden, dass dies so nicht richtig ist: Abgesehen von den fossilen Brennstoffen und den vernachlässigbaren Mengen, die wir in den Weltraum schießen, geht zunächst nichts verloren. Die Menge an Kupfer, Nickel oder Gold auf der Erde ist heute noch genauso groß wie in der Steinzeit oder zur Zeit der Dinosaurier. Nur eben anders verteilt – statt in geologisch konzentrierten Lagerstätten, »Anomalien« in der Erdkruste, jetzt fein zerstreut in Myriaden von Geräten, Fahrzeugen, Gebäuden und mehr. Nichts ist verloren gegangen. Genau diese Abnahme der Konzentration ist jedoch der wesentliche Grund, dass wir unser Augenmerk in den Weltraum wenden. Die Gewinnung von Rohstoffen auf der Erde wird immer aufwendiger, da eine ständig zunehmende Masse an Erz gefördert werden muss, um eine Einheit eines Rohstoffs zu gewinnen. Nehmen wir das Beispiel Gold: Um ein Gramm reines Gold zu gewinnen mussten 1920 in den USA etwa 100 Kilogramm Erz gefördert und raffiniert werden. Heute ist dafür eine ganze Tonne Erz notwendig, also eine Steigerung um das Zehnfache über einen Zeitraum von 100 Jahren. Ein Paar Eheringe erfordert somit die Förderung und Aufbereitung von etwa zehn Tonnen an goldhaltigem Erz. Recycling verlangsamt natürlich den Trend dieser abnehmenden Rohstoffkonzentration, kann ihn aber letztendlich nicht verhindern. Zum einen landet nur ein Teil der verarbeiteten Rohstoffe in Recyclinganlagen, zum anderen ist der Recyclingprozess sehr energieintensiv und gerade bei Werkstoffmischungen oft unmöglich oder teurer als der Wert des Rohstoffs. Nehmen wir das Beispiel Photovoltaikmodule, für deren Herstellung jährlich mehr als 3000 Tonnen Silber verwendet werden, was etwa 10 Prozent der Weltsilbernachfrage entspricht. Umgerechnet werden aber pro Solarmodul nur noch etwa fünf Gramm Silber eingesetzt – Tendenz weiter sinkend. Der Energie- und Kapitalaufwand zur Rückgewinnung dieser fünf Gramm Silber ist jedoch so hoch, dass wir das jetzt »verbaute« Silber wohl als verloren betrachten sollten. Es endet als winzige Beimischung im recycelten Glas. Würde dagegen das um den Faktor 70 teurere Gold bei der Herstellung von Photovoltaikmodulen genutzt, dann wäre das Recycling vermutlich attraktiv. Vergleichen wir die Anomalien in der Erdkruste mit den Metallkonzentrationen in den Asteroiden, so wird der Traum eines jeden Bergmanns wahr. Allein der Eisenasteroid »16 Psyche” mit seinen 250 Kilometer Durchmesser und einer Masse von 25 Billiarden Tonnen besteht zu 90 Prozent aus Metallen, vorwiegend Eisen und Nickel, wobei der Nickelanteil auf 20 Prozent geschätzt wird. Dies ist das Zehnfache der besten Lagerstätten auf der Erde. Jede LKW-Ladung mit willkürlich abgebauten Gestein von «16 Psyche” hat derzeit einen Wert von etwa 100.000 Dollar, könnte aber je nach Anteil an Platinmetallen auch leicht auf 150.000 oder 200.000 Dollar steigen. Etwa eine Billiarde solcher LKW-Ladungen können gewonnen werden. Und «16 Psyche” ist nur einer von etwa zwei Millionen Eisenasteroiden in unserem Sonnensystem. Selbst kleine Eisenasteroiden mit einem Durchmesser von nur 100 Metern und einem guten Anteil an Platinmetallen können 50 Milliarden Dollar wert sein. Die Marktkräfte würden dafür sorgen, dass die enormen Metallmengen schonend auf den Markt gebracht werden: Auf dem Weltplatinmarkt werden gerade einmal fünf Milliarden Dollar pro Jahr umgesetzt. Die nachfolgende Tabelle gibt einen Anhaltspunkt zu der Reichlichkeit ausgewählter Elemente auf der Erde und im Asteroidengürtel.

Ist Space Mining wirtschaftlich attraktiv? 

Beginnt nun ein neuer Goldrausch im Klondyke-Stil? Tatsächlich haben wir im Gegensatz zu den Klondyke-Goldsuchern die Sicherheit, dass diese Schätze existieren, und wir kennen von vielen sogar die Standorte. Allerdings sind diese Standorte nicht ganz leicht zu erreichen. «16 Psyche”, von dem zuvor die Rede war, ist zwischen 300 Millionen und 600 Millionen Kilometer von der Erde entfernt. Das ist mehr als das 1000-fache der Entfernung zum Mond – eine enorme Herausforderung. So ist für 2022 eine NASA Mission zu «16 Psyche” geplant, für die eine Reisezeit von 3,5 Jahren angesetzt ist. Die Sonde wird in einen Orbit um Psyche gehen und zwei Jahre lang Messungen durchführen, bevor der Roboter abgeschaltet wird. Kosten für diese Mission ohne Landung, ohne Rückkehr zur Erde und ohne Abbau von Asteroidenmaterial: etwa eine Milliarde Dollar. Aber es gibt auch schon Erfahrungswerte mit dem Zurückbringen von Material aus dem Weltraum. So bezahlte die NASA umgerechnet mehr als 200 Millionen Dollar, gemessen in heutigen Preisen, pro Kilogramm vom Mond zurückgebrachtem Gestein. Die Sonde Osiris-Rex soll bis 2023 etwa 0,1 Kilogramm Material vom Asteroiden Benno zur Erde zurückbringen. Kostenpunkt: mehr als eine Milliarde Dollar, also zehn Milliarden pro Kilogramm. Zum Vergleich: Rhodium, das teuerste der Edelmetalle, hat gerade einmal einen Marktpreis von 0,5 Millionen Dollar pro Kilogramm. Ist Space Mining also ein Hirngespinst, da unrentabel? Obwohl die zuvor genannten Zahlen wenig Aussagekraft haben, da diese Missionen einen wissenschaftlichen und keinen ökonomischen Charakter haben, ist die mangelnde Wirtschaftlichkeit von Weltraumbergbau derzeit das Haupthindernis. Starten wir von der Erdoberfläche und fliegen zu einem Asteroiden, dann muss zumindest die Fluchtgeschwindigkeit von 11,2 km/s erreicht werden, um das irdische Gravitationsfeld zu verlassen. Das heißt, wir müssen unser viele Tonnen schweres Abbau- und Transportgerät und zusätzlich den Treibstoff auf 40.000 km/h beschleunigen und auf dem Asteroiden landen. Dort angekommen beginnt der eigentlich schwierige Teil: Der Abbau von signifikanten Mengen an Erz, die entweder vor Ort raffiniert oder in roher Form zur Erde gebracht werden. Raffinieren vor Ort wäre natürlich attraktiv, da nur etwa 20 Prozent des Erzes wirtschaftlich interessant sind. Eisen ist so reichlich in der Erdkruste vorhanden, dass Asteroiden-Eisen bestenfalls als Zugabe, aber nicht an sich interessant ist. Das Raffinieren ist jedoch ein komplizierter und energieintensiver Prozess, dessen vollautomatische Umsetzung in mehr als 100 Millionen Kilometer Entfernung äußerst schwierig wird. Also müsste eine Flotte von Transportfahrzeugen gebaut werden, die laufend zwischen Asteroid und Erdorbit pendelt und das Roherz zu einer fliegenden Raffinerie in der Erdumlaufbahn bringt. Gelegentlich ist auch der Vorschlag zu hören, zuerst eine Art Infrastruktur im Asteroidengürtel zu errichten, was konkret die Gewinnung der chemischen Treibstoffe Wasserstoff und Sauerstoff auf wasserreichen Asteroiden meint. Damit könnte dann die Transportflotte betrieben werden. Wirtschaftlich attraktiver erscheint dagegen der Plan, ausgewählte Asteroiden direkt in unsere Nähe, sprich in einen Erdorbit oder alternativ einen Mondorbit zu holen. Hierzu wird ein Raumfahrzeug mit z. B. einem Plasmatriebwerk (= Ionentriebwerk) in einen Asteroidenorbit gesandt, das dann als »Gravitationstraktor« (*siehe Seite 17) die Flugbahn des Asteroiden so manipuliert, dass es letztendlich vom Gravitationsfeld der Erde oder des Mondes eingefangen wird. Zugegebenermaßen ist dies ist ein sehr langsamer Prozess. Bereits bei einem Eisenasteroiden mit sagen wir 100 Meter Durchmesser und 2,5 Millionen Tonnen Masse, also winzig im Vergleich zu 16 Psyche, wird dieser Prozess wohl Jahrhunderte dauern. Ggf. können aber auch mehrere parallel arbeitende Gravitationstraktoren eingesetzt werden. Der größte Vorteil dieser Methode ist, dass komplizierte Landungen auf dem Himmelskörper vermieden werden und dass deshalb die Form und Oberfläche des Asteroiden keine Rolle spielen. Einmal in einem stabilen Erd- oder Mondorbit, z. B. in der Nähe eines geostationären Orbits, hätten wir eine reiche Rohstoffkammer direkt in der Nähe, deren Ausbeutung deutlich einfacher ist als in der Ferne. Der technische Fortschritt in den kommenden Jahrzehnten und Jahrhunderten wird diese Kosten weiter reduzieren. Jeder einzelne dieser neuen Trabanten hätte heute bereits einen Marktwert von 2 bis 50 Milliarden Euro, Tendenz aufgrund der zunehmenden Knappheit in der Erdkruste und wachsenden Umweltauflagen stark steigend. Die Kosten eines solchen Gravitationstraktors sollten, nimmt man das gestoppte »Asteroid Redirection Programm« als Anhaltspunkt, im niedrigen einstelligen Milliardenbereich liegen. Alternativ, aber deutlich aufwendiger, könnte ein Triebwerk direkt auf geeigneten Asteroiden angebracht werden. Letztendlich aber entscheiden die Investoren, ob und wie vorgegangen wird.

Reichlichkeit ausgewählter Elemente in Gramm pro Tonne: