Et californisk selskab drømmer om at høste råstoffer direkte i rummet
Det Los Angeles-baserede selskab TransAstra er i gang med at udvikle teknologi til at fange asteroider på omkring 100 tons. Det handler ikke om at imponere nogen – målet er at bygge en rummelig industri, der lever af de råstoffer, der allerede flyder rundt derude i mørket.
I stedet for at sende alt materialet op fra jordens overflade ønsker virksomheden at udnytte de ressourcer, der allerede befinder sig i rummet. Asteroider indeholder frosset vand, jern, nikkel og sjældne metaller – præcis det, der er brug for, når man skal bygge satellitter, rumstationer og producere brændstof til interplanetariske missioner.
Forskere og ingeniører har længe peget på, at transportomkostningerne er den største hindring for menneskenes ekspansion ud i rummet. Hvert kilogram, man løfter ud af Jordens tyngdekraft, koster tusindvis af dollars. Løsningen kan være udvinding direkte i kredsløb eller i nærheden af gravitationspunkter, hvor materiale kan holdes på plads med minimalt brændstofforbrug.
Sådan fungerer den kæmpe pose til en asteroide på størrelse med et parcelhus
TransAstra arbejder på et system til at fange asteroider på cirka 100 tons – objekter på størrelse med et almindeligt parcelhus. Kernen i teknologien er en enorm oppustelig kappe fremstillet af særdeles robuste polymerer, eksempelvis Kapton, som allerede har bevist sin værd i rumfartsmissioner over mange år.
Konceptet er relativt enkelt at beskrive, men ekstremt svært at udføre i praksis. Et arbejdsfartøj flyver hen til en lille asteroide, ruller et fleksibelt dæklag ud omkring den og pakker den gradvist ind. Når stenen er inde, kan hele pakken trækkes sikkert hen til et sted, der er bedre egnet til minerobotter.
Planen går ud på at omgive asteroiden med en ballonlignende struktur, stabilisere dens bevægelse og bugsere den hen til et stabilt gravitationspunkt, hvor der kan opstå en slags orbitalt forarbejdningsanlæg. En endnu ikke offentliggjort kunde finansierede allerede en forundersøgelse af missionen, der arbejder under arbejdstitlen New Moon.
En sådan undersøgelse er i praksis en detaljeret analyse af, om projektet giver teknisk, finansiel og logistisk mening. Ingeniørerne hos TransAstra måtte dokumentere, at materialerne kan tåle kontakten med asteroidens ujævne, skarpe overflade, bombardement af mikrometeoritter samt kraftige temperaturudsving. Posen skal fungere fejlfrit i måneder eller år, mens den trækker et mål på hundrede tons gennem millioner af kilometer.
Hvorfor Lagrange-punkterne er den ideelle rumbase
TransAstra overvejer at trække fangede asteroider hen til området ved Lagrange-punkt L2. Dette særlige område ligger cirka 1,5 millioner kilometer fra Jorden, på den modsatte side af Solen. Her udligner Jordens og Solens tyngdekræfter hinanden delvist, hvilket gør det muligt at holde objekter på plads med et relativt lille brændstofforbrug.
Disse punkter har længe tiltrukket ingeniørers opmærksomhed. Avancerede rumobservatorier opererer allerede i lignende områder, fordi den stabile position letter instrumenternes arbejde og gør kommunikation nemmere. For en rumindustri er det en ideel placering: langt fra atmosfæren, men stadig tæt nok til at opretholde kontakten med Jorden og sende data regelmæssigt.
Specialister fra universiteter og forskningsinstitutter har i årevis fremhævet, at Lagrange-punkterne kan fungere som rumhavne for fremtidige missioner. Objekter i disse zoner kræver kun mindre korrektioner af deres bane, hvilket sparer brændstof og forlænger systemernes levetid.
Asteroider som tankstationer og råstofdepoter
Den vigtigste grund til, at dette selskab overhovedet interesserer sig for klippeblokke, der kredser rundt i solsystemet, er råstofferne. Mange små asteroider er rige på vand i form af is eller på metaller, der er en formue værd her på Jorden. Virksomheden skelner mellem to særligt attraktive grupper:
- C-type asteroider – mørke, med højt indhold af vandis og kulstofforbindelser
- M-type asteroider – stærkt metalliske, fyldt med jern, nikkel og sjældne metaller som platin og iridium
- Vandis som kilde til brint og ilt til raketbrændstof og besætningers vejrtrækning
- Metaller anvendelige til bærende konstruktioner, paneler og strålingsskjolde
- Kulstofforbindelser brugbare i produktion af plastik og andre organiske materialer
- Regolith som råmateriale til 3D-print af beskyttelsesbarrierer og bygningskomponenter
Fra is kan man udvinde brint og ilt – altså komponenterne i raketbrændstof og den luft, fremtidige besætninger skal trække vejret i. Metaller udgør materialet til bærende konstruktioner, paneler, strålingsskjolde og motordele. I teorien muliggør det en produktionskæde, der næsten slet ikke benytter ressourcer, der er sendt op fra Jordens overflade.
TransAstras chef, Joel Sercel, ser de fangede asteroider som grundlaget for en fremtidig orbital industri. Robotter skal øve sig i at behandle malm, hvoraf der kan fremstilles satellitkomponenter og brændstof til interplanetariske missioner. Ifølge ham bliver det en flertrinsproces: først udvinding af vandis, derefter elektrolyse til brint og ilt, og til sidst raffinering af metaller i vægtløshed.
Hundredvis af mål at fange i løbet af ét årti
Ifølge selskabets egne estimater befinder der sig omkring 250 små asteroider inden for rækkevidde af mulige missioner – objekter, der kan fanges i løbet af de næste femten år. Det drejer sig om objekter med en diameter på op til 20 meter – for små til at udgøre en alvorlig trussel mod planeten, men rige nok på råstoffer til, at det kan betale sig at udnytte dem.
Et centralt element i planen er en flåde af genanvendelige fartøjer. I stedet for at bygge et nyt skib til hver mission ønsker TransAstra, at robotslæbebådene vender tilbage til Jordens nærhed, tanker op – helst fra tidligere fangede asteroider – og tager af sted efter det næste mål. I et sådant scenarie bør hvert efterfølgende rejse blive billigere og mere profitabelt.
Forskere fra institutter med fokus på planetvidenskab understreger, at kortlægningen af små asteroider kun er i sin begyndelse. Teleskoper som Pan-STARRS på Hawaii og Catalina Sky Survey i Arizona opdager hvert år snesevis af nye jordnære objekter. En del af dem har en bane, der er gunstig for fangst med relativt lav energiomkostning.
TransAstra regner med, at den første demonstrationsmission kan gennemføres inden udgangen af dette årti. Et testfartøj skal verificere udfoldningen af posesystemet, stabiliseringen af et lille objekt og dets kontrollerede flytning til en højere kredsløbsbane. Kun derefter vil man trække en rigtig asteroide hen til et Lagrange-punkt.
Risiko, sikkerhed og spørgsmål uden svar
Ideen om at parkere en sten på adskillige meter i Jordens relativt nære naboskab vækker forståelige spørgsmål om sikkerheden. Selv en lille fejl under manøvrerne kunne ændre objektets bane på en måde, der er ugunstig for vores planet. TransAstras team argumenterer for, at de udelukkende vil fange små asteroider, som det er langt lettere at bevare kontrollen over end kilometerstore kolosser.
Risikoen gælder også selve posekonstruktionen. Den skal tåle kontakt med en ujævn, skarp sten, gennemboringer fra mikrometeoritter og kraftige temperaturændringer. Ingeniørerne satser på materialer, der allerede er kendte fra rumfartsmissioner, men konstruktionens skala vil være noget helt nyt. Projektet kræver en mængde jordbaserede tests og orbitale demonstrationer på mindre testobjekter.
Eksperter fra NASA og den Europæiske Rumfartsorganisation fremhæver behovet for internationale sikkerhedsprotokoller. Hvert objekt, der flyttes i nærheden af Jorden, skal have backup-systemer til baneændring i tilfælde af, at den primære fremdrift svigter. Derudover bør der eksistere international overvågning af alle mineoperationer, på samme måde som der i dag føres tilsyn med rumaffald.
Kan dette nogensinde løbe rundt økonomisk?
Økonomien i sådan en virksomhed er et kapitel for sig. I dag falder omkostningerne ved at sende et kilogram nyttelast i kredsløb kraftigt takket være genanvendelige raketter – og alligevel regnes de stadig i tusindvis af dollars. Fortalere for rumminedrift hævder, at det på langt sigt vil være billigere at udnytte råstoffer, der er tilgængelige uden for atmosfæren.
Skeptikere peger på udgifterne til at bygge en robotflåde, risikoen for fejl og de enorme udgifter til forskning og udvikling. Meget afhænger foreløbig af, om New Moon bekræfter hele konceptets realisme og tiltrækker yderligere investorer – både private og institutionelle, som f.eks. statslige agenturer, der søger nye måder at forsyne langdistancemissioner på.
Analytikere fra investeringsfonde med fokus på rumindustrien vurderer, at egentlig rentabilitet inden for asteroideminedrift tidligst vil komme om ti til femten år. Indtil videre handler det snarere om at opbygge grundlæggende infrastruktur og teste teknologier. Virksomheder som Planetary Resources og Deep Space Industries gik tidligere under netop fordi de undervurderede tidshorisonten for tilbagebetaling.
TransAstra adskiller sig fra forgængerne ved at fokusere på mindre, mere tilgængelige mål og en gradvis udvidelse af flåden. Joel Sercel har offentligt sagt, at han ser de første kommercielle kunder blandt operatører af satellitkonstellationer, som ville kunne tanke brændstof direkte i kredsløb og dermed markant forlænge deres sonders levetid.
Fra science fiction til reel orbital industri
Ideen om at fange asteroider er ikke ny. Tidligere dukkede lignende planer op i dokumenter fra NASA og andre virksomheder, men ingen af dem kom videre end konceptfasen eller tidlige undersøgelser. TransAstra skiller sig ud med sin tilgang: fokus på mindre objekter, enklere fangstmekanik og gradvis opbygning af infrastruktur i kredsløb.
Hvis bare en del af visionen realiseres, kan vores tilgang til at bygge satellitter og store konstruktioner ændre sig fundamentalt. I stedet for at samle enorme teleskoper på Jorden og montere dem i kredsløb fra dyre moduler, ville ingeniører kunne bruge komponenter fremstillet direkte af asteroidmalm. En sådan tilgang åbner også vejen til billigere missioner til Mars eller asteroidebæltet, fordi brændstof og konstruktionsmaterialer vil komme fra “undervejs” frem for fra Jordens overflade.
For den jævne borger lyder det som en fjern vision – men de første skridt tages netop nu, i form af forskning, simuleringer og prototyper. I de kommende år er det værd at følge med i, om der begynder at vokse et helt økosystem af virksomheder op omkring projekter som New Moon: fra robotproducenter over softwareleverandører til operatører af orbitale “raffinaderier” og brændstofstationer til rumfartøjer.
I en bredere kontekst er rumminedrift også ved at blive et politisk og juridisk emne. Der skal gives svar på spørgsmål om, hvem der har ret til at udvinde en bestemt asteroide, hvordan man fordeler overskuddet, og hvordan man forebygger potentielle konflikter. TransAstra er altså ikke kun ved at bygge en posebaseret teknologi til rumsten – de giver også et stød til skabelsen af helt nye spilleregler i et rum, der hidtil primært har været videnskabens og forskningsnissionernes domæne.
