Weekly Science Update – Übersetzt von Harald Horneff
Originalartikel unter https://pweb.cfa.harvard.edu/news)
NASA/JPL/University of Arizona
Bergbau auf Asteroiden nach Ressourcen wie Eisen, Edelmetallen, Wasser oder anderen wertvollen Stoffen könnte eines Tages rentabel werden. Der Bergbau wird wahrscheinlich mit erdnahen Objekten (Near Earth Objects, NEOs) beginnen, also mit Asteroiden, deren Bahnen die Umlaufbahn der Erde kreuzen. Langfristig wird der Bergbau aber auf die Asteroiden im Hauptgürtel zugreifen wollen, die zwischen Mars und Jupiter kreisen. Obwohl die NEOs viel näher bei uns sind, müssen für einen rentablen Bergbau mehr als nur die Kosten für die Überwindung einer bestimmten Entfernung berücksichtigt werden. Die Asteroiden des Hauptgürtels enthalten etwa zehntausendmal so viele Ressourcen wie die NEOs. Darüber hinaus muß jeder Asteroidenabbau die Kosten für das Rendezvous – das Abbremsen des Raumschiffs nach der Ankunft – als auch die Kosten für den Rücktransport des Erzes zu einer Verarbeitungsanlage berücksichtigen.
Die Kosten (und das Gewicht) des für das Rendezvous benötigten Treibstoffs gehören zu den kritischsten Parametern bei der Durchführbarkeitsberechnung. Der Treibstoffbedarf wird meist durch die Größe „Delta-V“ bestimmt, die üblicherweise in Kilometern pro Sekunde angegeben wird und ein Maß für die kinematischen Anforderungen bei der Durchführung eines Manövers des Raumfahrzeugs ist. Eine Begegnung mit einem besonders günstigen NEO von einem Raumfahrzeug in einer erdnahen Umlaufbahn aus erfordert ein Delta-V von etwa vier Kilometern pro Sekunde. Leider ist für das Erreichen von Asteroiden im Hauptgürtel normalerweise ein Delta-V von etwa sieben Kilometern pro Sekunde erforderlich. Das mag zwar nicht nach einem großen Unterschied klingen, aber der Treibstoffbedarf für die Manöver hängt exponentiell von Delta-V ab, wobei selbst kleine Änderungen große Auswirkungen haben, so daß Asteroiden im Hauptgürtel von der Erde aus energetisch sehr schwer zu erreichen sind.
Die CfA-Astronomen Martin Elvis, Jonathan McDowell und der ehemalige Harvard-Student Anthony Taylor haben gezeigt, daß der Abbau von Asteroiden im Hauptgürtel profitabler gestaltet werden könnte, wenn die Raumfahrzeuge von einer Station aus gestartet würden, die sich in einer ähnlichen Umlaufbahn wie der des Marsmondes Phobos befindet, der etwa sechstausend Kilometer von der Marsoberfläche entfernt kreist und ein geringeres Delta-V zu den Asteroiden im Hauptgürtel aufweist. Der Mars selbst bietet einige zusätzliche orbitale Vorteile, denn im Gegensatz zur Erde, deren Umlaufbahn nahezu kreisförmig ist, bieten die Exzentrizität und die Inklination der Marsumlaufbahn ebenfalls einen niedrigeren Delta-V-Weg zu den Asteroiden. Die Autoren schlagen Szenarien mit zwei und drei Brennvorgängen (in Bezug auf die Anzahl der erforderlichen Raketenzündungen) vor, um ein Rendezvous zu bewerkstelligen, und haben einen Computercode zur Berechnung des Energiebedarfs für bekannte Klassen von Asteroidenbahnen entwickelt. Die Ergebnisse zeigen, daß die Kosten für die Erkundung möglicherweise erheblich gesenkt werden können. Ob eine Mission letztendlich finanziell sinnvoll ist oder nicht, hängt von vielen anderen Faktoren ab, aber die Autoren zeigen, daß das Konzept eines Starts und der anschließenden Rückkehr zu einem Betriebszentrum in einer Phobos-ähnlichen Umlaufbahn oder sogar auf Phobos selbst relativ bequem und vorteilhaft ist. Sie fügen hinzu, daß ein rentabler Bergbau in großem Maßstab aus der Marsumlaufbahn auch zu einem routinemäßigen Zugang zur Marsoberfläche führen könnte.
Literatur:
„Phobos and Mars Orbit as a Base for Asteroid Exploration and Mining“
Anthony J. Taylor, Jonathan C. McDowell, Martin Elvis
