Das Sonnensystem, die Ressource der Zukunft (2/4): die Erforschung von Asteroiden

Die Erforschung von Asteroiden stellt einen Wendepunkt in der Art und Weise dar, wie der Mensch Raum und seine Nutzung wahrnimmt. Sie stellen direkte Zeugnisse der Grundbestandteile der Planetenentstehung dar und sind aus wissenschaftlicher Sicht, aber auch aus wirtschaftlicher Sicht von unschätzbarem Wert, denn sie fördern Gold, Eisen, Diamanten, Kohle und seltene Erden. Darüber hinaus kommt aus der Perspektive der Weltraumexpansion der Suche nach Wasser auf Asteroiden eine besondere Bedeutung zu, da sie den Lebensunterhalt sichert und die Kosten für die menschliche Besiedlung senkt sowie als Treibstoff für Trägerraketen oder als Strahlungsschutz genutzt werden kann.

Bevor jedoch eine vollständige Phase der Planung und des Starts von Missionen erreicht werden kann, Das Studium und die Bewertung der vorhandenen Ressourcen sind von entscheidender Bedeutung.

Die bisher begrenzte Anzahl der besuchten Asteroiden oder Zwergplaneten (nur 17) erfordert eine Erweiterung dieser Stichprobe, um neue Kandidaten zu untersuchen und zu bewerten. Es ist klar, dass diese Anfangsphase mithilfe von Sonden durchgeführt werden muss. CubeSat, lander e Rover ferngesteuert. Tatsächlich würde die menschliche Präsenz vor Ort keinen Mehrwert garantieren, sondern eher ein exponentielles Wachstum der Kosten und der Missionskomplexität.

Erdnahe Asteroiden, die neuen Minen strategischer Ressourcen

Aufgrund klarer technologischer Einschränkungen werden die ersten Missionen auf die NEAs, die nächstgelegenen Asteroiden, abzielen. Die Flugbahnen dieser Körper können die Erdumlaufbahn streifen oder sie kreuzen. Sie werden in vier Unterklassen mit besonderen Umlaufeigenschaften unterteilt:

• Atiras: Umlaufbahn, die vollständig in der Erdumlaufbahn enthalten ist;

• Aten: mit einer Umlaufbahn, die weitgehend innerhalb der Erdumlaufbahn liegt;

• Apollo: schneidet die Erdumlaufbahn;

• Amor: mit einer Umlaufbahn, die die Umlaufbahn des Mars schneidet und die Umlaufbahn der Erde berührt.

Die Entdeckung des Vorhandenseins von Eisen, Nickel und Kobalt auf zwei NEA-Asteroiden, 1986 DA und 2016 ED85, hat großes Interesse geweckt und zeigte, dass 85 % Metalle auf der Oberfläche vorhanden sind.¹. Dies bedeutet, dass die Menge der vorhandenen Metalle höher ist als in terrestrischen Lagerstätten von Nickel, Eisen und Kobalt.

Daher kann die Gewinnung der in der NEA vorhandenen Materialien nicht mehr nur als Chance betrachtet werden. Tatsächlich sind die Ressourcen auf der Erde knapp Erschöpfung, während die Nachfrage sowie die wirtschaftlichen und ökologischen Kosten ständig steigen. Die Auswirkungen dieses Szenarios wirken sich auf die Verfügbarkeit von Konsumgütern mit hohem Mehrwert aus und führen zu nascita von Konflikten national und global für den Wettlauf um Ressourcen. Schließlich gehen die jüngsten von der UN veröffentlichten Prognosen zum Anstieg der Weltbevölkerung davon aus, dass sie bis 10 2050 Milliarden erreichen wird. Diese Tatsache impliziert einen strukturellen Anstieg der Nachfrage um 25 % im Vergleich zu heute. Aus all diesen Gründen zählt heute die Ausbeutung von Asteroiden-Rohstoffen dazu existentielle Notwendigkeit für den Menschen und sein Wachstum.

Robotererkundung auf zwei Asteroiden: 433 Eros und 1221 Amor

Als Missionsziele der Analyse wurden Asteroiden identifiziert: 433 Eros und 1221 Amor, die zur Unterklasse Amor gehören.

433 Eros fällt mit dem ersten Asteroiden zusammen, auf dem am 12. Februar 2001 mit der NEAR-Sonde gelandet wurde², nachdem es etwa ein Jahr damit verbracht hatte, die orbitalen, morphologischen, topografischen und zusammengesetzten Eigenschaften des Asteroiden zu untersuchen. Nachfolgend sind die wichtigsten physikalischen Parameter des Körpers aufgeführt, die durch die Kombination von Beobachtungen vom Boden aus und denen der NEAR-Mission ermittelt wurden:

L 'Albedo Es handelt sich um einen grundlegenden Parameter, der die spektrale Klassifizierung von Asteroiden anhand ihrer Reflexionsspektren ermöglicht und Informationen über ihre Größe liefert. Darüber hinaus hängt es stark von der chemischen Zusammensetzung der Oberfläche des Körpers ab. Insbesondere gehört 433 Eros zur S-Spektralklasse und wird daher von Silikaten mit Verunreinigungen von Metallen wie Eisen-Nickel dominiert.

Stattdessen gibt es kaum Informationen darüber 1221 Liebe. Während 433 Eros den idealen Kandidaten für die Anfangsphase der Mission darstellt, da er über eine gute Datenmenge verfügt, mit der sich die Beobachtungen der Nutzlastinstrumente vergleichen lassen, eröffnet die fehlende spektrale Klassifizierung von 1221 Amor den Weg für verschiedene Szenarien. Tatsächlich könnte es zur Klasse M gehören, besonders reich an Metallen und daher von hoher wirtschaftlicher Wert. Darüber hinaus erreicht seine Umlaufbahn eine Mindestentfernung von 0.11 AE von der Erde und es wurde berechnet, dass er zwischen 2105 und 2153 sieben Mal seine größte Annäherung erreichen wird.³. Die oben genannten beiden Merkmale machen es in Kombination mit der geschätzten Größe und dem Durchmesser von etwa 1 km zu einem interessanten Kandidaten für den Bergbau.

Die Grundlagen der vorliegenden Fallstudie: Perspektiven und Praktikabilität

Die Analyse zielt darauf ab, eine Mission zu entwerfen Untersuchung und Bewertung von Ressourcen Mineralien, die auf 433 Eros und 1221 Amor vorkommen, und liefern auch Informationen über ihre Morphologie, Topographie und das mögliche Vorhandensein eines intrinsischen Magnetfelds. Als modulare Mission konzipiert, kann es an zahlreiche andere NEAs angepasst werden und könnte dank der Vielseitigkeit von CubeSat, dem Ausgangspunkt für Bergbaumissionen auch jenseits der Marsumlaufbahn, im Hauptgürtel.

Das Konzept konzentriert sich insbesondere auf die Veröffentlichung von zwei Flotten von CubeSat in der Nähe der beiden Ziele von einer Plattform aus, die in der Lage ist, zunächst 433 Eros zu erreichen, einige Zeit im koplanaren Flug mit dem Asteroiden zu bleiben und dann wieder in Richtung 1221 Amor abzufliegen.

Nutzlast: XNUMX Kg

Für den Nachweis chemischer Elemente und ihrer relativen Häufigkeit ist das ein wesentliches Werkzeug Gammastrahlenspektrometer hohe Auflösung.

Durch Beobachtung des Spektrums der austretenden Strahlung können die chemische Zusammensetzung und die Häufigkeit der in dem Medium, in dem sie sich ausbreitet, vorhandenen Elemente identifiziert werden, ohne dass eine Landung auf dem Asteroiden oder eine Ausgrabung der Oberfläche erforderlich ist.

Ein weiterer interessanter Aspekt ist das Magnetfeld der Asteroiden, das Informationen über seine geologische Entwicklung und damit über die unter der Oberfläche vorhandenen chemischen Häufigkeiten liefern würde. Einer der Magnetometer Flugerprobt mit Abmessungen, die mit der Montage auf CubeSat kompatibel sind, ist das DFGM⁴.

Auch die morphologischen und topografischen Eigenschaften von Asteroiden sind wichtige Informationen für eine detaillierte Kartierung des Himmelskörpers und ermöglichen unter anderem die Identifizierung der besten Landeplätze oder Instrumentierungsanlagen. Das Referenzinstrument stimmt in diesem Fall mit einem überein Kamera Optik panchromatisch Ähnlich dem, das in Zusammenarbeit zwischen Argotec und ASI entwickelt wurde, kann es a zugeordnet werden 6U CubeSat.

Schließlich könnte der Bus, mit dem die beiden CubeSat-Flotten transportiert werden, auch als Standort für wissenschaftliche Instrumente genutzt werden. Da sich die beiden Asteroiden in koplanaren Umlaufbahnen mit den beiden Zielen befinden, könnte die Rotation der beiden Asteroiden genutzt werden, um morphologische, altimetrische und Reflexionsmessungen ihrer Oberflächen durchzuführen LiDAR speziell für die Erforschung von Asteroiden und Kometen konzipiert. Eines der interessantesten davon ist SALi⁵, das die RZPN-Modulationstechnik eines faseroptischen Lasers nutzt.

Die Einbeziehung eines LiDAR würde ergänzende Messungen zu den mit der panchromatischen Kamera durchgeführten Messungen ermöglichen, insbesondere für die Höhenmessungen. Auf diese Weise konnten wir zu einem vollständigen Verständnis der Morphologie und Topologie der beiden untersuchten Körper gelangen und die Missionsziele vollständig erfüllen.

Wenn man sich für einen modularen Aufbau entschieden hat, kann man sich vorstellen, dass für jeden Asteroiden drei CubeSats im Einsatz sind. Diese werden jeweils das Gammastrahlenspektrometer, das Magnetometer und die panchromatische Kamera beherbergen.

Um eine Schätzung für die Gesamtmasse und die Abmessungen der sechs CubeSats vorzuschlagen, wurde LiciaCube, ein 6 HE großer und 14 kg schwerer Satellit, unter Berücksichtigung aller Subsysteme als Referenz herangezogen.

Daher würden die wissenschaftlichen Instrumente ein Volumen von 36 HE bei einer Gesamtmasse von 84 kg einnehmen. Zu diesem Wert kommen noch 10 kg direkt am Bus montierter LiDAR hinzu.

Aber welche attori Könnten sie kurzfristig eine Rolle bei der Erforschung und Nutzung von Asteroiden spielen? Im Augenblick, nEs gibt keine Gesetzgebung Die Ausbeutung von Bodenschätzen außerhalb der Erdatmosphäre ist einseitig und weltweit anerkannt, seit 2015 werden jedoch nationale Gesetze zu diesem Thema erlassen. Die amerikanische CSLCA⁶ Es erkennt an, dass Privatpersonen Weltraumressourcen gewinnbringend abbauen und verkaufen können. Es folgte das luxemburgische „Gesetz vom 20. Juli 2017 über die Erforschung und Nutzung von Weltraumressourcen“.⁷, wonach Weltraumressourcen von allen Bürgern, die im Besitz einer Berechtigung sind, für kommerzielle Zwecke genutzt werden können.

Während im Falle Luxemburgs die Wahl durch den Versuch bestimmt wird, eine Vorreiterrolle im New Space zu übernehmen, könnte die Wahl der USA ein völlig anderes Gewicht haben. Dies steht in der Tat im Einklang mit der Strategie, die seit der Ausmusterung des Space Shuttles verfolgt wird und die den Eintritt einer neuen Generation von Privatpersonen in den Raumfahrt- und Trägerraketensektor ermöglicht hat.

Elon Musks SpaceX hat den USA einen wichtigen wirtschaftlichen Hebel verschafft, der in der Lage ist, die Konkurrenz auf dem Markt zu übertrumpfen, aber auch einen erheblichen strategischen Vorteil gegenüber China und Russland. Es ist nicht nur im weitesten Sinne identifizierbar Zugang zum Weltraum aus dem eigenen Territorium, aber auch in Projekten wie der Aufstellung Starlink- und das Programm Sternenschild. Die Anzahl der eingesetzten Satelliten mit sehr hoher Belastbarkeit und globaler Abdeckung, der direkte Einsatz im russisch-ukrainischen Konflikt und die Bereitstellung von NASA-Datenbanken für Kollisionsvermeidung di Starlink-, haben die gegnerischen Kanzleien alarmiert.

Völlig ähnliche Szenarien könnten sich auch im Rahmen von wiederholen Weltraumlogistik (Blauer Ursprung) und in dem von Raumstationen im niedrigen Orbit (Axiom Space, Sierra Space, Nanoracks, VoyagLockheed Martin und Northrop Grumman). Ebenso steht die Strategie der NASA im Einklang mit der des letzten Jahrzehnts und zielt darauf ab, umfassende Kapazitäten für den Zugang, die Logistik, das Management und den tatsächlichen Schutz niedriger Umlaufbahnen zu entwickeln. Die gleichen Überlegungen lassen sich auch im Falle einer Rückkehr zum Mond wiederholen, daher ist es schwer vorstellbar, dass die USA die Ausbeutung der Bodenschätze der NEA auf andere Weise angehen könnten.

Zu diesen strategischen, industriellen und politischen Überlegungen muss natürlich auch die Unmöglichkeit hinzugefügt werden, dass Staaten Eigentümer von Himmelskörpern werden können⁸. Auch in der unrealistischen Hypothese, dass dieses Prinzip scheitern würde, wäre es immer noch schwer, sich eine Aussicht auf eine Umverteilung des durch die Ausbeutung der NEA geschaffenen Reichtums vorzustellen. Es scheint daher kein Zufall zu sein, dass unter den fünf größten Weltraumbergbauunternehmen der Welt drei Amerikaner sind: Karman +, TransAstra und AstroForge.

Es ist klar, dass die große Verfügbarkeit von Ressourcen und die Fähigkeit, sie umzuwandeln und damit Gewinn und Entwicklung zu schaffen, dazu in der Lage sind Kunden anlocken, wodurch die bestehenden geopolitischen Strukturen in jeder Hinsicht verändert werden. Ein aktuelles Beispiel findet sich in BRI, eine von China angeführte Gegenglobalisierung, die dank der geoökonomischen Hebelwirkung mit der Unterzeichnung von MoUs 147 Länder anziehen kann⁹.

Daher wird die Ausbeutung der Bodenschätze im Weltraum von einem starken Wettbewerb geprägt sein. Auf der einen Seite der Westblock, in dem private Unternehmen die Rolle neuer Weltraumpioniere spielen und miteinander konkurrieren. Das vorrangige Ziel wird darin bestehen, sich von chinesischen Lieferungen seltener Erden zu befreien¹⁰Hinzu kommt der Zugang zu größeren Nickelvorkommen, von denen sich 50 % in Australien, Indonesien, Südafrika, Russland und Kanada befinden.¹¹. Nach neuesten Schätzungen werden die größten australischen und kanadischen Bergbaukomplexe nur bis 2035, spätestens 2043, in Betrieb bleiben¹², wobei das Primat der Produktion bestenfalls Ländern an den Grenzen des chinesischen Einflussbereichs überlassen wird.

Im Westblock herrscht ein Klima von heftige Konfrontation, aufgrund des großen Umfangs der Investitionen, aber auch der Renditen. Angesichts der strategischen Bedeutung und der neuen militärisch-industriellen Ausrichtung des US-Apparats werden die neuen Pioniere jedoch stark von öffentlichen Stellen unterstützt, was sie zur Bildung eines Systems veranlassen wird¹³. Um Investitionen dieser Größenordnung zu rechtfertigen und die Konsolidierung des Blocks zu fördern, ist trotz der auf dem Spiel stehenden Rendite das Vorhandensein eines würdiger Gegner, fähig, die Vorrangstellung des Westens, insbesondere im technologischen Bereich, zu untergraben. Tatsächlich besteht die Tendenz von Demokratien darin, zu reagieren, nicht zu handeln¹⁴. Ein Ansatz, der kürzlich nach der ukrainischen Invasion gegenüber Russland wiederholt wurde, ein Phänomen, das die NATO tatsächlich geeint und wiederbelebt hat.

La China, die danach strebt Führer des globalen SüdensSie verkörpert diese Rolle perfekt. Zusätzlich zur bereits erwähnten BRI (Belt and Road Initiative, Anm. d. Red.) hat die chinesische Diplomatie ab 2021 verschiedene multilaterale Initiativen gestartet. Die erste ist die GDI (Global Development Initiative, Anm. d. Red.), die darauf abzielt, die Erreichung der SDGs (Sustainable Development Goals, Anm. d. Red.) bis 2030 zu beschleunigen¹⁵. Hinzu kamen die GSI (Global Security Initiative, Anm. d. Red.) und die GCI (Global China Initiative, Anm. d. Red.), jeweils die programmatischen Punkte der Sicherheitsarchitektur und die kulturelle Säule des von China geführten Systems, natürlich alternativ zum westlichen Einsen¹⁶. So vage diese Richtliniendokumente auch sein mögen, sie beschreiben a neue internationale Ordnung, basierend auf „Toleranz, Zusammenleben, Austausch und gegenseitigem Lernen“¹⁷. Insgesamt orientieren sich diese Initiativen am globalen Süden, der sich immer wieder im Gegensatz zum Westblock befindet.

In diesem Zusammenhang kann China durch die oben genannten Kooperationsprojekte und den wirtschaftlichen Einfluss eine führende Rolle übernehmen. Insbesondere hat Peking große Anstrengungen in das UNOOSA-Programm „Zugang zum Weltraum für alle“ gesteckt, um Möglichkeiten für die wissenschaftliche Forschung zu gewährleisten Tiangong 1. Obwohl offen für wissenschaftliche Zusammenarbeit, Es ist unwahrscheinlich, dass man sich für die Schaffung eines gemeinsamen Weltraumforschungsprogramms mit anderen Mächten oder Entwicklungsländern entscheidetTatsächlich gibt es keine besonderen Möglichkeiten für die Entwicklung der Infrastruktur, die für die Besiedlung des Mondes, die Nutzung der NEA oder die Landung auf dem Mars erforderlich ist¹⁸. Eher, Es ist wahrscheinlich, dass die Einnahmen aus der Kontrolle von Asteroiden zur Finanzierung der von China angeführten Globalisierungsambitionen verwendet werden, indem es geoökonomische Hebel nutzt, um die Dominanz der USA zu untergraben.

►Lesen Sie den ersten Teil“Das Sonnensystem, die Ressource der Zukunft (1/4): Wissenschaft und Technologie in der Weltraumforschung"

►Lesen Sie den dritten Teil“Das Sonnensystem, die Ressource der Zukunft (3/4): Monderkundung"

►Lesen Sie den vierten Teil "Das Sonnensystem, die Ressource der Zukunft (4/4): Ethisch-psychologische Überlegungen zur bemannten Weltraumforschung"

_Quellen