NASA plant Rohstoffnutzung vor Ort

Am NASA Kennedy Space Center in Florida suchen die Forscher nach Verfahren wie Astronauten bei Deep-Space-Destinationen die jeweils vorhandenen Rohstoffe abbauen könnten. Josephine Burnett, Direktorin des neuen Forschungs- und Technologieprogramms am Kennedy-Weltraumzentrum weist auf dessen Wichtigkeit hin: «Die Eroberung des Weltraums erfordert die Verwendung neuer Technologien und einige davon werden bei uns entwickelt. Solche Lösungen ermöglichen es der NASA von der erdbasierten Logistik etwas wegzukommen und stattdessen die lokalen Ressourcen zu verwenden, um so eine nachhaltige menschliche Präsenz im Weltraum aufrecht zu halten.» Man erhofft sich bei der NASA, so das Frachtgewicht von Raumschiffen um bis zu 40 Prozent reduzieren zu können: «Das Ziel unserer Forschung ist es solche Ressourcen zu nutzen», so Jack Fox, wissenschaftlicher Leiter am dortigen Zentrum. «Als die ersten Siedler nach Nordamerika kamen, brachten sie nur Axtköpfe mit. Sie wussten, dass sie das Holz für den Schaft des Werkzeugs von den Bäumen der Umgebung entnehmen konnten. Wir glauben, die Verwendung der verfügbaren Ressourcen vor Ort würde die Kosten und Risiken der kurz-, aber vor allem auch der langfristigen Raumforschung markant reduzieren.» Fox erklärte, dass Ressourcen, wie Wassereis, Metalle und Regolith immer in grossen Mengen vorhanden sein werden, egal ob bei einer Mission zum Mond, Mars oder andern Zielen. Regolith ist eine Schicht aus losem Material, welche Böden und Felsen von Himmelskörpern bedeckt. Es umfasst Bodensedimente, Staub, Schotter und andere verwandte Materialien. Und man trifft es fast überall an, auf der Erde, auf dem Mond oder Mars und auch auf manchen Asteroiden.

Wassersuche vor Ort

Ein Schlüssel für eine Vielzahl von Tätigkeiten bei Raumfahrtmissionen ist Wasser. «Die Daten mehrerer aktueller Beobachtungsmissionen weisen auf Wasser auf dem Mond hin, das für zukünftige Entdecker als signifikante Ressource verwendet werden könnte», sagte Fox. Die Clementine Mission, von der Vandenberg Air Force Base im Jahr 1994 ins Leben gerufen, führte ein bistatisches Radarexperiment aus, welches aufzeigte, dass im Shackelton Krater, nahe des Mondsüdpols, Wasser existieren könnte. Die im Jahr 1998 ins Leben gerufene Lunar Prospector Mission erfasste erhöhte Mengen an Wasserstoff in beiden Polarregionen des Mondes. Sie vermochte jedoch noch nicht deren genaue chemische Form zu unterscheiden. Sie half aber den Wissenschaftlern eine detaillierte Karte bezüglich der Zusammensetzung der Mondoberfläche zu erstellen. 2008 wurde Chandrayaan-1 der indischen Raumfahrtagentur ISRO mit NASA-Messinstrumenten zum Mond entsandt, die u.a. nach Wassereis suchte. Und schliesslich gabs noch den Lunar Reconnaissance Orbiter, der die NASA im Juni 2009 gestartet hat, um die gesamte Mondoberfläche hochaufgelöst zu kartieren, um so ebenfalls nach Indikatoren für Wassereisvorkommen zu forschen. Wasser besteht aus den Bestandteilen von Wasserstoff und Sauerstoff. «Durch die Trennung dieser Elemente, haben wir die Voraussetzung, Brennstoffzellen zur Stromerzeugung herzustellen», sagte Fox. «Somit erhalten wir ein Kraftwerk, das uns in fernen Reisezielen Energie liefert.» Wasserstoff und Sauerstoff sind die effizientesten chemischen Raketentreibstoffe, die wir kennen. Die Gewinnung dieser Elemente aus den lokalen Mondressourcen ermöglicht es uns, den Mond als «Tankstelle» für Raumschiffe zu nutzen, die zur Erkundung des Sonnensystems danach zu ferneren Bestimmungsorten weiterfliegen werden.

Bergbau auf dem Mars

Seit 1965 haben wir eine Vielzahl von Roboter-Raumschiffen losgeschickt, die den Mars umkreist oder auf ihm gelandet sind. Durch sie haben wir unser Wissen über den Roten Planeten unglaublich erhöhen können. Sie sind eine unverzichtbare Hilfe für menschliche Pioniere bei der Erforschung unseres Nachbarn. Die NASA entwickelt weitere Roboterfahrzeuge, welche in der Lage sind, abzuklären, welche Rohstoffe und in welchen Mengen auf dem Mars zur Verfügung stehen. RASSOR ist ein solcher Roboter-Prototyp. Die Bezeichnung steht für «Regolith Advanced Surface System Operations Robot». Ein Roboter, der also die dortigen Regolith-Schichten dafür genau untersuchen kann. «RASSOR ist so designed, dass er in besonders schwierigem Gelände operieren kann», sagte Fox. Er kann dazu verwendet werden, Proben zu sammeln oder auszugraben oder einen interessanten Landeplatz für künftige Lander zu bestimmen. RASSOR war sehr erfolgreich bei den Tests. Inzwischen arbeitet die NASA aber schon an einem Nachfolger-Prototypen, dessen Gewicht leichter ist und weniger Energie verbraucht. «Vor kurzem haben wir zusammen mit Forschern des Marshall Space Flight Center und der US-Armee erörtert und studiert, wie man Regolith verwenden könnte, um Strukturen zu bauen, welche uns bei der Erforschung des Mars von Nutzen sein würden», sagte Fox weiter. Auf diese Weise könnten Forscher vor Ort kleine Bergbau Aufgaben wahrnehmen und Bauten auf der Planetenoberfläche unter Verwendung des Regolith erstellen. So zum Beispiel Unterstände für Ausrüstungen, Start- und Landeplätze. Der Regolith-Bergbau würde zur Sauerstoffproduktion verwendet. Und wenn vorhanden, könnte in vollständig beschatteten Kratern die Förderung nach Wassereis getätigt werden.

Wirtschaftliche Interessen

Fox glaubt, dass neben der NASA und den Raumfahrtbehörden anderer Nationen, es künftig ein kommerzielles Interesse an der Rohstoffnutzung von Mond und Planeten geben wird. «Dazu gibt es viele Möglichkeiten. Es wäre ausserdem auch von wirtschaftlicher Seite sinnvoll, diese Bemühungen zu unterstützen,» sagte er. Technologie-Investitionen im Raum kann neue Märkte schaffen, um das Wachstum der Wirtschaft anzuregen. «Die Herausforderungen für eine bemannte Mission zum Mars sind lösbar», sagte Fox. «Mehrere Programme, die wir am Laufen haben, werden uns ermöglichen das Unbekannte zu überwinden und dafür sorgen, dass wir ein Optimum erreichen, von dem was wir mitnehmen und was wir vor Ort finden und verwenden werden.»