- Jessica Frick plant, Öfen im Weltraum zu bauen, um hochwertige Materialien in der Erdumlaufbahn herzustellen. Astral Materials entwickelt Maschinen, um in der Mikrogravitation Produkte zu züchten, die auf der Erde nicht möglich sind. Der Bereich Weltraumproduktion erlebt durch sinkende Transportkosten und innovative Rücktransportmethoden eine bedeutende Belebung. Kristallwachstum im All könnte zu reineren Halbleitern und höherwertigen pharmazeutischen Produkten führen. Herausforderungen bestehen in der Ausrüstungstransport und Produkt-Rückholung, jedoch öffnen Unternehmen wie SpaceX und Varda neue Möglichkeiten.
Jessica Frick hat eine visionäre Idee: Sie möchte Öfen im Weltraum bauen. Ihr Unternehmen, Astral Materials aus Kalifornien, entwickelt Maschinen, die wertvolle Materialien in der Erdumlaufbahn züchten können. Diese könnten in der Medizin, Halbleitertechnik und weiteren Bereichen Anwendung finden. Ihr Ansatz ist simpel: “Wir bauen eine Box, die im Weltraum Geld macht.” Wissenschaftler spekulieren seit langem, dass die Mikrogravitationsumgebung der Erdumlaufbahn die Herstellung von Produkten höherer Qualität ermöglichen könnte als auf der Erde. Bereits 1973 experimentierten Astronauten auf der Raumstation Skylab mit — einem wichtigen Baustein der elektronischen Schaltungen. Doch lange Zeit ging es eher schleppend voran. Die Herstellung im Weltraum war über Jahrzehnte eher experimenteller Natur als kommerziell.
Die Revolution der Raumfahrtproduktion
Diese Zeiten ändern sich nun gewaltig. Eine Vielzahl neuer Unternehmen nutzt die gesunkenen Kosten für den Weltraumtransport, kombiniert mit neuen Möglichkeiten, Produkte zur Erde zurückzubringen, um die Weltraumproduktion neu zu beleben. Das Feld wird rapide geschäftiger, bemerkt Mike Curtis-Rouse, Leiter für In-Orbit-Services, Montage und Herstellung bei der britischen Forschungsorganisation Satellite Applications Catapult. Er prognostiziert, dass die globale Weltraumwirtschaft bis 2035 ein Multitrillionen-Dollar-Geschäft sein wird, in dem die Raummanufaktur etwa 100 Milliarden Dollar ausmachen könnte. Im einfachsten Sinne umfasst die Herstellung im Weltraum alles, was dort produziert wird und dann auf der Erde oder im All selbst genutzt werden kann. Die Abwesenheit von Gravitation ermöglicht einzigartige Herstellungsprozesse, die auf der Erde nicht reproduzierbar sind.
Kristallwachstum im All
Ein solcher Prozess ist das Wachstum von Kristallen, die eine entscheidende Rolle in . Auf der Erde nehmen Ingenieure einen hochreinen, kleinen Siliziumkern und tauchen ihn in flüssiges Silizium, um einen größeren Kristall aus hochwertigem Silizium zu erzeugen, der in Wafer geschnitten und in der Elektronik verwendet werden kann. Doch die Schwerkraft kann bei diesem Wachstumsprozess Verunreinigungen einführen. “Silizium hat jetzt ein unlösbares Problem”, sagt Joshua Western, CEO des britischen Unternehmens Space Forge. “Wir können es basically nicht reiner machen.” Das Züchten dieser Kristalle im Weltraum könnte reinere Wafer hervorbringen, meint Western: “Man kann fast den Reset-Knopf drücken, was das Limit eines Halbleiters betrifft.”
Aber die Anwendungen des Kristallwachstums sind nicht nur auf Halbleiter beschränkt, sondern könnten auch zu höherwertigen pharmazeutischen Produkten und weiteren Durchbrüchen in der Materialwissenschaft führen. Andere Produkte, die im Weltraum produziert werden, könnten ähnliche Vorteile aufweisen. China verkündete im Januar, es habe in seiner Tiangong-Raumstation eine Legierung hergestellt, die viel leichter und stärker ist als vergleichbare Legierungen auf der Erde. Und die einzigartige Niedrig-Schwerkraft-Umgebung bietet neue Möglichkeiten in der medizinischen Forschung. “Wenn man die Schwerkraft ausschaltet, kann man etwas wie ein Organ fabrizieren”, sagt Mike Gold, Präsident von Redwire, einem Unternehmen aus Florida, das seit Jahren mit Fertigungsprozessen im Weltraum auf der Internationalen Raumstation experimentiert. “Versucht man dies auf der Erde, würde es zerquetscht werden.”
Herausforderungen und Chancen
Eine zentrale Herausforderung der Fertigung im All ist, wie man die Ausrüstung dorthin bringt und die Produkte auf eine Weise zurück zur Erde holt, die eine Produktion im Maßstab ermöglicht. Aber Raketen wie SpaceX’s Falcon 9 haben das Tor zum All geöffnet, während Unternehmen wie Space Forge und das kalifornische Varda Space Industries unbemannte Kapseln entwickeln, die dies könnte. Varda hat bisher zwei Missionen geflogen, um diese Fähigkeit zu demonstrieren, und dabei Kapseln in der Wüste Utah und in der australischen Wildnis landen lassen. Auf seiner ersten Mission im letzten Jahr gelang es dem Unternehmen, Kristalle von zu züchten. Eric Lasker, Chief Revenue Officer bei Varda, meint, dass das Marktpotenzial und die gesundheitlichen Vorteile für Produkte dieser Art “ziemlich dramatisch” sein könnten. “Es kann wirklich hier unten Menschen helfen”, sagt er.
Während die Fähigkeiten der orbitalen Fertigung in den kommenden Jahren zunehmen, könnte das Wachstum schnell voranschreiten. “Ich stelle mir vor, dass Produktionsstätten im Orbit wie Fabriken im All aussehen werden”, sagt Lasker. “Man wird gebrauchsfertige Stationen oder Fahrzeuge sehen. Es ist wirklich nicht schwer, sich diese Zukunft vorzustellen.” Dennoch ist das Zukunftsmusik. Derzeit erscheint die Fertigung im All noch als Neuheit, sagt Curtis-Rouse, aber “ich denke, sehr schnell, in den nächsten 10 Jahren, wird es als normales Geschäft gesehen werden.”
