In den letzten Wochen wurde auf den Scienceblogs heftig über das Für und Wieder der bemannten Raumfahrt diskutiert (hier, hier, hier, hier, und hier). Ich habe in meinen Beiträgen ausführlich dargelegt, warum ich bemannte Raumfahrt für äußerst sinnvoll und notwendig halte. Meine Rechtfertigung basiert dabei nichtmal unbedingt auf wissenschaftlichen Zielen. Klar, Menschen können manche Dinge besser und schneller erledigen als Roboter. Aber für mich ist der Hauptgrund ein anderer. Ich zitiere mich einmal selbst:
Aber: Wissenschaft soll (zumindest meiner Meinung nach) nicht nur allein dem Erkenntnisgewinn dienen. Sie soll die Menschen auch faszinieren und inspirieren. In dieser Hinsicht ist Wissenschaft genauso wertvoll wie Kunst, Musik oder Literatur. Ein Bild von Van Gogh bringt uns keine neuen Erkenntnisse über die Natur oder das Universum. Aber seine Existenz ist für die Menschheit unzweifelhaft wichtig und nützlich.
Genauso kann die bemannte Raumfahrt die Menschen viel stärker faszinieren und mitreißen als nur der Flug einer unbemannten Raumsonde. Will man, dass sich die Menschen wieder mehr für Wissenschaft, für Raumfahrt und für unser Universum und das All interessieren, dann ist es unumgänglich, dass die Menschen sich auch selbst ins All begeben!
Man muss also bemannte Raumfahrt nicht mit den zu erwartenden wissenschaftlichen oder technischen Leistungen rechtfertigen. Aber man kann. Ein Beispiel dafür möchte ich heute vorstellen.
Eines der großen anstehenden Probleme der Menschheit ist die Suche nach einer brauchbaren Energiequelle. Eine, die die Umwelt nicht belastete; die nicht auf schwindende Bodenschätze oder geographische Besonderheiten angewiesen ist und die überall eingesetzt werden kann.
Kernfusion könnte so eine Energiequelle sein. In normalen Atomkraftwerken werden ja Atomkerne gespalten um daraus Energie zu gewinnen. Viel besser wäre es aber, wir könnten Atomkerne fusionieren. Auch dabei entsteht Energie (mehr als bei einer Spaltung). Das beste Beispiel dafür ist unsere Sonne, die seit Milliarden Jahre Energie durch Kernfusion erzeugt.
Eine Fusion künstlich herzustellen ist allerdings nicht leicht. Man muss dazu ein Plasma herstellen und es auf extrem hohe Temperaturen erhitzen, damit eine Fusion stattfinden kann. Seit den 60er Jahren probiert man, ein Kernfusionskraftwerk zu bauen, dass mehr Energie liefert als es verbraucht. Bis jetzt hat man es noch nicht geschafft.
Der JET-Reaktor (Photo: EFDA-JET)
In Südfrankreich wird gerade an ITER gebaut – dem bisher größten Kernfusionsreaktor und Nachfolger des JET (Joint European Torus) Reaktors in England (wo 1991 die erste kontrollierte Kernfusion durchgeführt werden konnte). Dort soll – wenn alles nach Plan läuft – tatsächlich Energie durch Kernfusion produziert werden.
Allerdings gibt es auch hier Probleme. Bei der geplanten Kernreaktion werden die Wasserstoffisotope Deuterium und Tritium verschmolzen. Dabei entsteht nicht nur Energie sondern auch energiereiche Neutronen die den Reaktor radioaktiv verstrahlen und beschädigen. Die Bauteile müssen also regelmäßig ausgetauscht werden und das senkt natürlich die Attraktivität der Kernfusion.
Man könnte stattdessen auch das Helium-Isotop Helium-3 für die Kernfusion verwenden. Hier würden wesentlich weniger Neutronen erzeugt und die Radioaktivität wäre kein so großes Problem mehr. Die Sache hat nur einen Haken: auf der Erde gibt es so gut wie kein Helium-3.
Denn das wird auf der Sonne produziert und gelangt mit dem Sonnenwind zur Erde. Unsere Atmosphäre schirmt uns aber vor den Teilchen des Sonnenwindes ab und das Helium-3 erreicht uns nicht.
Aber es gibt einen Himmelskörper ganz in unserer Nähe, auf dem es Helium-3 gibt: den Mond! Der hat keine Atmosphäre und das Helium-3 kann die Oberfläche ungehindert erreichen und wird dann dort im Mondgestein gespeichert.
Das hat man 1985 bei der Untersuchung des Mondgesteins entdeckt, das die Apollo-Astronauten zur Erde brachten. Auf dem Mond gibt es also den Treibstoff für die Fusionsreaktoren der Erde. Wir müssten nur hin, und ihn uns holen!
Das meint auch unter anderem Harrison Schmitt – ein Geologe und einer der letzten Menschen die auf dem Mond waren. Schmitt war Mitglied von Apollo 17 und ist heute nicht nur Mitglied im NASA Advisory Council sondern hat auch die Firma „Interlune-Intermars Initiative“ gegründet, die sich mit der Frage beschäftigt, wie die Bodenschätze am Mond am besten abgebaut werden können.
Schmitt schätzt, dass ein 1000-Megawatt-Fusionskraftwerk etwa 75 kg Helium-3 pro Jahr brauchen wird. Um 100 kg Helium-3 vom Mond zu gewinnen, muss man 2 km² Mondoberfläche (bis in etwa 3 Meter Tiefe) verarbeiten. Damit das alles ohne finanziellen Verlust abläuft, darf der Transport des Helium-3 zur Erde nicht mehr als etwa 2000 Euro pro Kilogram kosten.
Natürlich müsste man erstmal die nötige Infrastruktur für den Abbau und den Transport aufbauen und das kostet noch viel mehr (Schmitt schätzt die Kosten hier auf einige Milliarden Euro). Er vermutet deswegen auch, dass dieses Projekt eher von privaten Investoren finanziert werden könnte anstatt von Regierungen.
Aber auch die machen sich Gedanken. Das Constellation-Programm der NASA sieht eine Rückkehr zum Mond und die Errichtung einer ständig bemannten Mondbasis für 2020 bis 2024 vor. Die Suche nach Helium-3 wird dabei sicher auch eine Rolle spielen. Auch die russische und chinesische Raumfahrtsbehörde haben schon angekündigt, in Zukunft Helium-3 auf dem Mond abbauen zu wollen.
Eine Rückkehr der Menschen zum Mond und Investitionen in bemannte Raumfahrt könnten sich also durchaus auch wirtschaftlich bezahlt machen. Und die technologischen Entwicklungen und die gewonnenen Bodenschätze könnten vielleicht endlich das Energieproblem der Menschen lösen… Es wäre einen Versuch wert!
Ist das primäre Problem bei Fusionskraftwerken nicht der Effekt, dass sich das Plasma bei der Zündung ausdehnt ? Und wie bekommt man die Energie eigentlich raus ?
Gäbs nicht auch die Möglichkeit den Sonnenwind direkt einzufangen ? oder ist da die Teilchendichte zu gering. Es gab ja einmal auch die Idee Sonnensegel zu benutzen.
Außerdem, könnte man He3 nicht in einem (pfui) Kernkraftwerk erzeugen ?
@Ronny: Also die Energie kriegt man durch die Erhitzung eines Kühlmittels und eine Dampfturbine raus (soweit ich weiß, bin kein Experte für Fusionsreaktoren).
Und das einfangen von He-3 würde wohl klappen – aber ich denke Mal, das wäre noch schwieriger, als es vom Mond zu holen. Da bräuchte man wahrscheinlich gewaltige Segel, um genug einzusammeln.
Mit den Kernkraftwerken hat man dann ja wieder das Problem des radioaktiven Abfalls, das man durch die Verwendung von He-3 ja gerade vermeiden will…
Ich schätze wir haben etwa 100 Jahre Zeit eine so gewaltige Lunare-Basis zu bauen. 2km² im Jahr klingt vielleicht nicht viel, aber 5000m² oder 15.000m³ pro Tag ist für lunare Verhältnisse schon eine Hausnummer. Für jedes 1000MW-Kraftwerk muss täglich ein Fußballfeld umgegraben werden.
Nachdem tatsächlich Energie liefernde Fusionsreaktoren seit ungefähr 50 Jahren für das jeweils übernächste Jahrzehnt versprochen werden, kann das mit der bemannten Helium-3-Gewinnung auf dem Mond ja noch ein bißchen warten, oder?
Ich würde viel Geld wetten, dass diese Versprechungen hauptsächlich politische Gründe haben. Ist das dann der Gratisbonus, dass die Politiker sich dann auch immer herzhaft darüber echauffieren dürfen? Schön wenn man was hat, wo man immer schon hirnlos draufhauen kann. Journalisten haben die Wirtschaftsweisen, die Grünen die Wissenschaft.
@Till – soweit ich weis ist die kommerzielle Phase der Kernfusion erst nach 2060 (Nach ITER-Nachfolger „DEMO“) aber zulange sollte man nicht warten – weder Rom noch Amerika ist an einem Tag erbaut worden. Und Grundlagenforschung fällt auch nicht über Nacht aus dem Bücherregal. Wenn man langfristig auf dem Mond bleiben möchte dann muss man sowieso Rohstoffe aus Mondgestein gewinnen.
@Till: Ja, so ist das halt mit neuen Technologien. Das dauert manchmal länger als man es sich gedacht hat. Eben weil es neu ist. Aber eines ist sicher: wenn man es nicht probiert, dann wirds nie fertig!
@Jörg: „Schön wenn man was hat, wo man immer schon hirnlos draufhauen kann. Journalisten haben die Wirtschaftsweisen, die Grünen die Wissenschaft.“
Aber die Grünen sind doch gar nicht wissenschaftsfeindlich! Das hat man uns doch jetzt schon so oft gesagt, das muss einfach stimmen…
Der Helium-3-Abbau auf dem Mond ist sicherlich ein netter Traum, mehr aber auch nicht. Dass Schmitt als Lobbyist der privaten Raumfahrt das anders sieht, überrascht nicht wirklich, die reinen Zahlen zeigen aber, welcher Aufwand nötig wäre: Die 75 Kilogramm Helium-3 reichen nach Schmitts Angaben für ein 1000-Megawatt-Kraftwerk – das ist in etwa so viel, wie ein durchschnittlicher Kernreaktor liefert. Allein um alle Kernkraftwerke auf der Erde durch Helium-3-Fusionsreaktoren zu ersetzen, müssten jährlich rund 28 Tonnen Helium-3 zur Erde transportiert werden – und täglich fast sechs Millionen Kubikmeter Mondboden umgegraben werden.
Ich würde nicht sagen, dass das unmöglich ist – und falls es auf der Erde keine regenerativen Energien geben würde, wäre es vielleicht sogar sinnvoll. Aber da sich die Energie der Sonne auf der Erde auch ohne den Umweg Helium-3 nutzen lässt, ist es vielleicht besser, sich erst einmal an die Nutzung dieser Energiequelle zu machen. Gibt es eigentlich Berechnungen zur Energiebilanz für den Abbau, Transport und die Nutzung von Helium-3?
Anlässlich des Mondlandungsjubiläums war im Handelsblatt übrigens ein sehr lesenwertes Interview mit Tilman Spohn vom DLR. Darin sagte er:
Ich bin gespannt, wann sich die ersten Mondschützer melden:))
2km^2 ist ja ne Menge!;)
abo
@Alexander laut wikipedia setzt die Bildung von einem kg He-4 in der D/T-Fusion 115GWh frei. Bei der D/He-3 Fusion ergeben sich 120GWh und pro kg He-3 160GWh (20.000 tSKE, 14 Mio ÖE)
@isnochys siehe Zitat von Tilman Spohn bei Alexander – und dabei hat man noch nicht mal Leben gefunden. Umwelt heißt nun mal Um-die-Welt – Weltraum inklusive.
Ich hab den Eindruck, dass diese Helium-3-Geschichte womöglich nur ein guter Propaganda-Hype ist. Jedenfalls scheint Fusion mit Helium-3 mit einigen Schwierigkeiten behaftet zu sein, und wenn ein Frank Close das Ganze für eine „luncay“ hält, finde ich, dass man diese Einwände anschauen sollte:
SciAm: Is MOON’s sci-fi vision of lunar helium 3 mining based in reality?
Physics World: Fears over factoids (Mittlerer Abschnitt: Helium errors)
@Stefan: Also ich hab die Idee aus der Dokumenation „Mond zu verkaufen“ die vor kurzem auf Arte lief. Ich bin ja kein Experte, was Fusion angeht – ich werd mir das aber mal anschauen – danke für die Links!
Aber es ist auf jeden Fall ne spannende Sache. Muss ja nicht unbedingt der Mond sein – vielleicht schaffen wir es ja auch irgendwann einmal, Material z.B. von Jupiter zu beziehen. Dort gibts ja quasi alles 😉
@Till: Siehst du, man kann über das Thema auf viele verschiedene Arten sachlich kritisieren. Da muss man nicht mit dem plumpen Stammtischargument „Die Wissenschaftler sind ja eh zu blöd um die Kernfusion auf die Reihe zu kriegen“ ankommen…
@Stefan: Wirklich interessante Links. Close scheint ja echt nicht begeistert von der Sache zu sein. Dieser Artikel ist allerdings auch recht interessant. Gerald Kulcinski scheint He-3 dann doch für nützlich zu halten und hat sogar schon nen kleinen He-3 Reaktor gebaut (der allerdings so wie alle anderen Fusionsreaktoren immer noch mehr Energie braucht als er erzeugt).
@Florian: Ah, Danke für den Hinweis auf Gerald Kulcinski. Ich bin der Geschichte nie weiter nachgegangen, das wäre vermutlich mal lohnend. Mir ist der Close-Artikel damals aufgefallen, weil ich diese Pläne für Helium-3 vom Mond als Fusionsbrennstoff vorher gehört hatte und so faszinierend fand – da war das denn etwas ernüchternd.
@Florian Freistetter
Man nehme eine im Stadium der langjährigen Stagnation und Scheiterns befindliche technologische Phantasie, verknüpfe sie mit einen zweiten Technologie, um deren Zukunftsperspektiven es ähnlich schlecht steht, bete beides technologisch und ökonomisch gesund und bastele daraus eine rationale Begründung, um in beide Phantasien weitere Milliarden zum Wohl der Menschheit zu stecken. Mich wundert immer wieder, wie Wissenschaftler, die sich so in der Öffentlichkeit exponieren, es schaffen, sich von sogenannten Pseudowissenschaftlern abzugrenzen, die doch auch nur ihre ungezügelten und ungefilterten Phantasien ausleben – allerdings in der Regel ohne für deren Umsetzung Steuermittel einzufordern.
@Geoman: Gibt es irgendwelche Belege dafür, dass Kernfusion/Raumfahrt sich in Stagnation befinden oder gar Scheitern? Und bitte nicht Politik und Wissenschaft verwechseln. Ob wir in den Weltraum fliegen oder nicht bestimmen leider immer noch die Politiker und nicht der Stand der Technik.
Und auch das Wort „Phantasie“ hätte ich gerne erklärt. Kernfusion funktioniert ja erwiesenermaßen. Man muss sie „nur“ noch massentauglich machen.
Würde die Suche nach geeigneten Abbaustätten, der Abbau des Mongesteins und der Transport zur Erde nicht durch Roboter erledigt werden können? Bräuchte man dazu wirklich Menschen vor Ort?
Herr Friedrich, ich weiß nicht ob Sie den Unterschied zwischen einem Computer und dem menschlichen Gehirn kennen, deshalb versuche ich mal eine kurze Zusammenfassung:
Das menschliche Gehirn kann unglaublich gut komplizierte Entscheidungen treffen und neue Lösungswege für neue Probleme finden. Das gilt auch für Routine-Entscheidungen. Das Problem des menschlichen Gehirns ist, es ist nicht unfehlbar – ein bis drei Fehler bei 1000 Entscheidungen ist das Beste, was zu erreichen ist – egal wie schwierig die Entscheidungen sind.
Ein Computer kann unglaublich schnell einfache Entscheidungen treffen und vorgegebene Lösungswege für vorgegebene Probleme abarbeiten. Das gilt nicht für neue oder sehr komplizierte Probleme. Das Problem des Computers ist, er ist unfehlbar – kann aber nur a) eine Aufgabe komplett nach Schema F lösen oder b) überhaupt nicht.
Wer ist jetzt besser für die bemannte Raumfahrt geeignet, gehirngesteuerte Menschen oder computergesteuerte Computer? Und bitte kommen Sie mir nicht mit ferngehirngesteuerten Robotern, dazu wäre schon der Mond zu weit weg. In den Minuten, die ein Signal von Mond zu Erde und wieder zurück benötigt, könnte ein Mensch anstelle des Roboters bereits Hunderte wichtige Entscheidungen treffen, der Roboter aber tut währenddessen überhaupt nichts.
@Jörg Friedrich: „Würde die Suche nach geeigneten Abbaustätten, der Abbau des Mongesteins und der Transport zur Erde nicht durch Roboter erledigt werden können? Bräuchte man dazu wirklich Menschen vor Ort?“
Später ist das sicher möglich. Zuerst müssen da aber mal Menschen hin.
@Christian W.: Für die bemannte Raumfahrt sind sicherlich ausschließlich Menschen geeignet, genauergesagt Männer 😉 ? Für die Erforschung der geologischen Bedingungen anderer Planeten, das zeigen die bisherigen Missionen, scheint aber der Einsatz unbemannter Geräte eine sicherere Sache zu sein. Die Anforderugnen an die Technik wachsen ja enorm, wenn man Menschen lebend transportieren will, und die Sicherheit, dass sie zurückkommen, muss auch ziemlich hoch sein. Dabei dürfte die Herausforderung, (zunächst) nur ein paar kg Gesteinsmaterial wieder starten zu lassen, wesentlich einfacher zu bewerkstelligen sein als der Wiederstart eines bemannten Raumschiffs. Das hat ja die Mondforschung der vergangenen Jahrzehnte recht gut gezeigt.
Wenn man also tatsächlich an eine Nutzung von Mond-Ressourcen denkt, sollte man lieber in vollautomatische Transport- und Abbautechnik investieren als sich das zusätzliche Problem der Überlebenstechnik für Menschen aufzuladen.
Die Signale vom Mond zur Erde benötigen übrigens keine 1 1/2 Sekunden.
@Jörg Friedrich Die Anforderung an die Technik wächst auch enorm wenn man Geräte autonom über mehere Jahre auf fremden Himmelskörpern arbeiten lassen will. Verschleiß und Deffekte sind nur schwer durch Roboter zu beheben. Das unbemannte Hubble bekam ja auch schon 3x Besuch vom Reperaturtrupp, das wird beim interplanetarem Bergbau wohl nicht anders sein.
@Jörg Friedrich
Inwiefern halten Sie die technologische Herausforderung, situativ-adaptive KI zu entwickeln, die unerwartete Situationen (muss ja nicht immer ein überraschender Defekt sein, kann ja auch passieren, dass der gerade aufzusammelnde Gesteinsklumpen herunterfällt und jetzt total blöde daliegt oder sonstwelche Hnidernisse bereitet, ihn einfach wieder aufzuheben) auch nur halb so gut bewältigen kann wie ein Mensch, für weniger groß als die Herausforderungen, die bereits in den 60er Jahren mehrfach überwunden worden und seitdem nicht größer geworden sind?
Es geht ja nicht darum, dass ein oder mehrere Roboter einfach irgendwelche Proben am Landeort entnehmen sollen (wo selbst heute noch Dinge schief gehen), sondern um gezieltes Einsammeln oder gar regelrechtes Schürfen von bestimmtem Gestein. Dazu ist der Mensch sehr viel besser in der Lage als jeder Roboter und man braucht dazu gar keinen weiteren technologischen Fortschritt. Die Anstrengungen können also allein auf den Bereich des sicheren Transports, den Starts und Landungen beschränkt werden. Roboter müsste man zusätzlich erstmal entsprechend weiterentwickeln und könnte die Gefahr eines Scheiterns wegen einer technischen Lappalie trotzdem nie bannen.
Sie haben übrigen gefragt:
, sich also ausdrücklich nicht auf geologische Erforschung anderer Planeten bezogen. Wieso tun Sie also nach meiner Entgegnung so, als hätten Sie eine komplett andere Frage gestellt?
Die Argumentation entbehrt nicht einer gewissen Ironie.
Du ignorierst hartnäckig die Gegenargumente der Kritiker der bemannten Raumfahrt und kommst immer wieder mit dem Argument, das müsse man eben aus spirituellen Gründen tun, das kann man nicht nur rational begründen.
Das kommt mir irgendwie sehr bekannt vor, nämlich aus den Religions- und Esoterikdebatten eben hier.
Und du tust es schon wieder: Du bringst ein „Argument“ für die bemannte Raumfahrt, ohne auf das einzugehen, was schon bei allen anderen Beiträgen kritisiert wurde:
Warum braucht man dafür Menschen im Weltall?
Großflächiger Tagebau ist schon auf der Erde ein Unterfangen mit riesigen Maschinen und wenigen Menschen. Die Robotertechnologie wird sich in den nächsten 50 Jahren noch drastisch weiterentwickeln. Selbst wenn es wirtschaftlich sinnvoll ist: wozu braucht man dafür Menschen am Mond? Bitte erklär mir das.
Habe die restlichen Kommentare geskippt, da mein Kommentar ein wenig Off-Topic ist:
Der neue Roman von Frank Schätzing (auf den ich mich schon stark freue), der mittlerweile auch einen Namen bekommen hat: »Limit«, geht genau um dieses Thema 🙂 → https://www.amazon.de/gp/product/3462037048?ie=UTF8&tag=andisblog-21&linkCode=as2&camp=1638&creative=19454&creativeASIN=3462037048
@Martin: Sorry das ich eine Meinung habe und die kundtue. Wird nicht wieder vorkommen…
„Selbst wenn es wirtschaftlich sinnvoll ist: wozu braucht man dafür Menschen am Mond? Bitte erklär mir das.“
Weil es einfacher ist, erstmal Menschen dorthin fliegen zu lassen um sich die Sache anzusehen und das ganze ins Laufen zu bringen. Menschen können viele Dinge besser als Roboter. Später kann/soll man das dann automatisieren.
Stell dir mal den Aufwand vor, der nötig wäre, um den Bergbau hier auf der Erde vollautomatisch ablaufen zu lassen. Und jetzt transferie das in eine unbekannte Umwelt, von 400000km Vakuum von der Erde getrennt wobei die Maschinen erst dort zusammengebaut werden können und nicht auf der Erde. Und kaputtgehen darf auch nix…
Hi Florian, Du darfst nicht vergessen, Deine Tantiemen einzutreiben: Die vorgestellte Idee der Helium-3-Ernte ist in einen (hierzulande noch nicht erschienenen) Film eingeflossen, der mir gerade die Wartezeit bis zum fertiggegarten Leckerchen verkürzt.
„als etwa 2000 Euro pro Kilogram kosten.“
erscheint mir um Größenordnungen zu niedrig. das wären nur 150000 Eur/Jahr für das 1GW Kraftwerk.
Wie soll übrigens durch das He3 das Energieproblem gelöst werden? Der Energiegehalt des gesamten Mond-He3 ist zwar mehr als der aller fossilen Brennstoffe, aber geringer als z.B der des U im Meerwasser. Maw. nach relativ kurzer Zeit aufgebraucht (Im Zweifelsfalle nachrrechnen!).