SpaceX: Was 10 Jahre kommerzielle Raumfahrt für die Zukunft vorhersagt

In vielen Branchen reicht ein Jahrzehnt kaum aus, um dramatische Veränderungen herbeizuführen, es sei denn, es kommt zu etwas Störendem - einer neuen Technologie, einem neuen Geschäftsmodell oder einem neuen Service-Design. Die Raumfahrtindustrie hat vor kurzem alle drei genossen.

Aber vor zehn Jahren war keine dieser Innovationen garantiert. Am 28. September 2008 beobachtete und hoffte ein gesamtes Unternehmen, wie sein Flaggschiffprodukt nach drei Fehlschlägen einen endgültigen Start versuchte. Da das Geld knapp wurde, war dies der letzte Schlag. Über 21.000 Kilogramm Kerosin und flüssiger Sauerstoff zündeten und trieben zwei Booster-Stufen vom Startfeld.

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Als diese Falcon-1-Rakete erfolgreich den Orbit erreichte und das Unternehmen einen späteren Vertrag mit der NASA erhielt, hatte SpaceX seinen Start-up überlebt. Dieser Meilenstein - die erste privat entwickelte flüssig betriebene Rakete, die die Umlaufbahn erreicht hat - hat eine neue Weltraumindustrie ausgelöst, die unsere Welt auf diesem Planeten und darüber hinaus verändert. Was ist in den folgenden Jahren passiert und was bedeutet es, voranzukommen?

Während sich die Wissenschaftler mit der Entwicklung neuer Technologien beschäftigen, die auf die unzähligen technischen Probleme des Weltraums abzielen, gibt es ein weiteres Segment von Forschern, darunter auch ich, der die geschäftlichen Aspekte und die betrieblichen Probleme dieser neuen Industrie untersucht. In einem kürzlich erschienenen Artikel untersuchen mein Kollege Christopher Tang und ich, welche Fragen Unternehmen beantworten müssen, um eine nachhaltige Weltraumindustrie zu schaffen und es den Menschen zu ermöglichen, außerirdische Stützpunkte zu errichten, Asteroiden abzubauen und die Weltraumfahrt auszudehnen - und dies, während Regierungen zunehmend an Bedeutung gewinnen kleinere Rolle bei der Finanzierung von Weltraumunternehmen. Wir glauben, dass diese Geschäftslösungen den weniger glamourösen Schlüssel für die Erschließung der Galaxie enthalten können.

Die neue globale Raumfahrtindustrie

Als die Sowjetunion 1957 ihr Sputnik-Programm startete und einen Satelliten in den Orbit brachte, starteten sie einen Wettlauf ins All, der durch die internationale Konkurrenz und die Ängste des Kalten Krieges befeuert wurde. Die Sowjetunion und die Vereinigten Staaten spielten die Hauptrollen und reihen eine Reihe von "ersten" für die Rekordbücher auf. Das erste Kapitel des Weltraumrennens kulminierte mit der historischen Mondlandung von Apollo 11 von Neil Armstrong und Buzz Aldrin, für die massive öffentliche Investitionen in Höhe von 25,4 Milliarden US-Dollar erforderlich waren. Dies entspricht fast 200 Milliarden US-Dollar.

Der Wettbewerb prägte diesen frühen Teil der Weltraumgeschichte. Schließlich entwickelte sich daraus eine Zusammenarbeit, wobei die Internationale Raumstation ein herausragendes Beispiel war, da die Regierungen auf gemeinsame Ziele hinarbeiteten. Nun sind wir in eine neue Phase eingetreten - Offenheit - mit privaten, kommerziellen Unternehmen.

Die Industrie für Raumfahrzeug- und Satellitenanläufe wird zunehmend kommerzialisiert, was zum Teil auf schrumpfende Staatshaushalte zurückzuführen ist. Laut einem Bericht der Investmentfirma Space Angels haben im vergangenen Jahr 120 neue Beteiligungsunternehmen im Wert von über 3,9 Milliarden US-Dollar in private Raumfahrtunternehmen investiert. Die Raumfahrtindustrie wird auch global, nicht mehr von den Rivalen des Kalten Krieges, den Vereinigten Staaten und der UdSSR dominiert.

Bis zum Jahr 2018 gab es 72 Orbital-Starts, durchschnittlich zwei pro Woche, von Startrampen in China, Russland, Indien, Japan, Französisch-Guinea, Neuseeland und den USA.

Der Aufwärtstrend bei Orbital-Starts von Raketen sowie von Raumfahrzeugen, zu denen Satelliten und Sonden gehören, die aus dem Weltraum gestartet werden, fällt mit dieser Offenheit im letzten Jahrzehnt zusammen.

Mehr Regierungen, Firmen und sogar Amateure beteiligen sich an verschiedenen Starts von Raumfahrzeugen als je zuvor. Mit mehr beteiligten Entitäten blühte Innovation auf. Wie Roberson in Digital Trends feststellt: „Private, kommerzielle Raumfahrt. Sogar Monderkundung, Bergbau und Kolonialisierung - plötzlich ist alles auf dem Tisch und das Rennen um den Weltraum ist heute wichtiger als in den vergangenen Jahren."

Man kann diese Vitalität in den Nachrichten deutlich sehen. Am 21. September gab Japan bekannt, dass zwei seiner unbemannten Rover, Minerva-II-1 genannt, auf einem kleinen, entfernten Asteroiden gelandet waren. Aus der Perspektive ist das Ausmaß dieser Landung ähnlich, als würde man ein Ziel aus 6 Zentimetern Entfernung aus 20.000 Kilometern treffen. Zu Beginn dieses Jahres sahen die Menschen auf der ganzen Welt mit Erstaunen, wie die Falcon Heavy-Rakete von SpaceX erfolgreich gestartet wurde, und beeindruckendererweise brachte sie ihre beiden Booster in einem synchronisierten Ballett von epischen Ausmaßen auf einen Landeplatz zurück.

Herausforderungen und Möglichkeiten

Angesichts des Wachstums von Kapital, Unternehmen und Wissen müssen sowohl Forscher als auch Praktiker herausfinden, wie Unternehmen ihre täglichen Abläufe steuern, ihre Lieferkette organisieren und nachhaltige Abläufe im Weltraum entwickeln müssen. Dies wird durch die räumlichen Hürden erschwert: Entfernung, Schwerkraft, unwirtliche Umgebungen und Informationsmangel.

Eine der größten Herausforderungen besteht darin, die Dinge, die Menschen im Weltall wollen, tatsächlich in den Weltraum zu bringen. Alles auf der Erde zu produzieren und dann mit Raketen zu starten, ist teuer und restriktiv. Ein Unternehmen namens Made In Space verfolgt einen anderen Ansatz, indem es eine additive Fertigungsanlage auf der Internationalen Raumstation ISS unterhält und den 3D-Druck direkt im Weltraum betreibt. Werkzeuge, Ersatzteile und medizinische Geräte für die Crew können auf Anfrage erstellt werden. Zu den Vorteilen zählen mehr Flexibilität und ein besseres Bestandsmanagement auf der Raumstation. Darüber hinaus können bestimmte Produkte im Weltraum besser produziert werden als auf der Erde, beispielsweise reine Lichtleitfasern.

Wie sollen Unternehmen den Wert der Fertigung im Weltraum bestimmen? Wo soll die Kapazität aufgebaut werden und wie soll sie erhöht werden? Die folgende Abbildung zeigt die Herkunft und das Ziel von Gütern zwischen Erde und Weltraum und ordnet die Produkte in Quadranten an. Menschen haben den unteren linken Quadranten auf der Erde gemeistert - für den Einsatz auf der Erde. Im Uhrzeigersinn stellt sich jeder Quadrant vor neue Herausforderungen, für die wir immer weniger Fachwissen haben.

Ich interessierte mich zuerst für dieses spezielle Problem, als ich einer Gruppe von Robotikexperten zuhörte, die über den Bau einer Kolonie auf dem Mars (in unserem dritten Quadranten) diskutieren. Sie können die Strukturen auf der Erde nicht aufbauen und einfach zum Mars schicken, deshalb müssen Sie dort produzieren. Es ist jedoch ebenso problematisch, menschliche Baumeister in diese extreme Umgebung zu stellen. Grundsätzlich kann eine völlig neue Produktionsweise mit Robotern und Automatisierung im Vorfeld erforderlich sein.

Ressourcen im Weltraum

Sie fragen sich vielleicht, woher das Material für die Herstellung im Weltraum kommt, aber es gibt tatsächlich eine Fülle von Ressourcen: Metalle für die Herstellung können in Asteroiden gefunden werden, Wasser für Raketentreibstoff wird auf Planeten und Monden als Eis gefroren und seltene Elemente wie Helium. 3 für Energie sind in der Mondkruste eingebettet. Wenn wir dieses spezielle Isotop zur Erde zurückbringen, könnten wir unsere Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen beseitigen.

Wie die jüngste Asteroidenlandung Minerva-II-1 zeigt, erwerben die Menschen das technische Know-how, um diese Materialien zu finden und zu navigieren. Aber Extraktion und Transport sind offene Fragen.

Wie verändern diese Fälle die Wirtschaft in der Raumfahrtindustrie? Unternehmen wie Planetary Resources, Moon Express, Deep Space Industries und Asterank organisieren bereits, um diese Möglichkeiten zu nutzen. Und die Wissenschaftler beginnen zu skizzieren, wie sie mit Fragen zu Eigentumsrechten, Verwertung und Partnerschaften umgehen können.

Bedrohungen aus dem Weltall Junk

Der Film „Gravity“ beginnt mit der Explosion eines russischen Satelliten, der eine Kettenreaktion der Zerstörung auslöst, da Trümmer auf ein Space Shuttle, das Hubble-Teleskop und einen Teil der Internationalen Raumstation ISS getroffen werden. Die Sequenz ist zwar nicht vollkommen plausibel wie geschrieben, ist jedoch ein sehr reales Phänomen. Tatsächlich löste sich ein russischer Satellit im Jahr 2013 auf, als er von Fragmenten eines im Jahr 2007 explodierenden chinesischen Satelliten getroffen wurde. Als Kessler-Effekt bekannt, hat die Gefahr durch die über 500.000 Teile des Weltraummülls bereits öffentliche Aufmerksamkeit gefunden Kreise. Wie soll man dieses Risiko verhindern, vermindern oder reduzieren? Die Quantifizierung der Umweltauswirkungen der Raumfahrtindustrie und die Bewältigung nachhaltiger Betriebe stehen noch aus.

Was kommt als nächstes?

Es ist wahr, dass der Raum nur noch ein Ort für Geschäfte ist. Es gibt Unternehmen, die für die Logistik sorgen, dass Ihr für den Weltraum bestimmtes Modul an Bord einer Rakete gebracht wird. Es gibt Firmen, die diese Raketen zur Internationalen Raumstation ISS fliegen lassen. und es gibt andere, die dort ein Ersatzteil herstellen können.

Was kommt als nächstes? In gewissem Sinne ist dies niemandem klar, aber alle Anzeichen deuten darauf hin, dass sich diese neue Branche vorwärts bewegt. Ein neuer Durchbruch könnte die Geschwindigkeit ändern, aber der Kurs scheint festgeschrieben zu sein: Erkundung von zu Hause aus, ob Mond, Asteroiden oder Mars. Es ist kaum zu glauben, dass die Markteinführung von SpaceX vor zehn Jahren noch nicht erfolgreich war. Heutzutage besteht ein dynamischer Privatsektor aus zahlreichen Unternehmen, die alles von kommerziellen Raumfahrzeugen und Raketenantrieben bis hin zum Weltraumbergbau und zur Lebensmittelproduktion bearbeiten. Der nächste Schritt besteht darin, die Geschäftspraktiken zu festigen und die Branche zu reifen.

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Ich stehe in einem großen Saal der University of Pittsburgh im Rahmen der White House Frontiers Conference und sehe die Zukunft. Um meinen Kopf gewickelt sind modernste Virtual-Reality-Brillen. Ich schaue auf die Oberfläche des Mars. Jedes Detail ist sofort und knackig. Dies ist nicht nur ein Videospiel oder eine ziellose Übung. Die wissenschaftliche Gemeinschaft hat Ressourcen in diese Bemühungen gesteckt, weil der Erkundung Informationen vorangestellt sind. Und wer weiß, vielleicht in zehn Jahren, wird jemand auf der Marsoberfläche stehen.

Dieser Artikel wurde ursprünglich auf The Conversation von Joel Wooten veröffentlicht. Lesen Sie hier den Originalartikel.