Rymdresurser framför jordbaserade material

Ett kaliforniskt företag vill utnyttja de råvaror som redan finns i rymden istället för att skicka upp allt material från jordens yta. Nyckeln är en uppblåsbar säck tillverkad av extremt motståndskraftiga polymerer.

Företaget TransAstra från Los Angeles utvecklar en teknik som ska göra det möjligt att fånga in asteroider som väger omkring hundra ton — ungefär lika stora som ett villahem. Det handlar inte om ett imponerande skådespel, utan om att bygga upp en verklig rymdbaserad materialindustri.

Experter påpekar att många mindre asteroider innehåller stora mängder vatten i form av is eller metaller som är enorma värden värda på jorden. En ännu icke namngiven kund har enligt amerikanska teknikmedier redan finansierat en förstudie för ett uppdrag med arbetsnamnet New Moon — en grundlig analys av projektets tekniska, finansiella och logistiska hållbarhet.

Visionerna bakom rymdgruvdrift

TransAstras vd Joel Sercel ser infångade asteroider som fundamentet för en framtida orbital industri. Robotar ska lära sig bearbeta malmer, varav det kan tillverkas satellitkomponenter och bränsle för uppdrag mellan planeterna. På längre sikt kan det visa sig billigare att utnyttja resurser utanför atmosfären än att transportera varje enskilt kilo material upp från jordens yta.

Så ska den jättestora asteroidsäcken fungera

Kärnan i systemet är en enorm uppblåsbar säck av särskilt robusta polymerer — däribland Kapton, som redan används i åtskilliga rymduppdrag. Konceptet är relativt enkelt att beskriva, men extremt krävande att genomföra i praktiken.

Ett arbetsfartyg flyger ut till en liten asteroid, rullar ut en elastisk kapsel och omsluter den långsamt. När stenen befinner sig inne i säcken kan hela paketet säkert dras till en plats som är mer lämpad för gruvrobotar. Planen innebär att omringa asteroiden med ballongstrukturen, stabilisera dess rörelse och bogsera den till en stabil gravitationspunkt, där det kan uppstå en sorts orbital bearbetningsfabrik.

Materialet måste tåla kontakt med en oregelbunden, skarp sten, mikrometeorit-påverkan och kraftiga temperaturväxlingar. Ingenjörerna baserar sig på material som är välkända från existerande rymduppdrag, men konstruktionens skala kommer att vara något helt nytt. Projektet kräver omfattande jordbaserade tester och orbitala demonstrationer med mindre provobjekt.

Varför Lagrange-punkterna är det ideala målet för gruvdrift

TransAstra överväger att bogsera infångade asteroider till området kring Lagrange-punkten L2. Detta är ett specifikt område beläget cirka en och en halv miljon kilometer från jorden, på den motsatta sidan av solen. Här utjämnar jordens och solens tyngdkrafter delvis varandra, vilket gör det möjligt att hålla objekt i position med en relativt liten bränsleförbrukning.

Dessa punkter har länge tilldragit sig ingenjörers uppmärksamhet. Avancerade rymdobservatorier arbetar redan i liknande områden, eftersom den stabila positionen gör arbetet med instrumenten och kommunikationen enklare. För en rymdbaserad gruvindustri är det en idealisk placering: långt från atmosfären, men ändå nära nog för att upprätthålla kontakt med jorden och skicka data regelbundet.

I teorin öppnar det möjlighet att designa en produktionskedja som nästan inte drar på resurser från jordens yta. Forskare från NASA och andra organisationer har under längre tid undersökt möjligheterna att utnyttja Lagrange-punkterna för långvariga uppdrag, vilket bekräftar tillvägagångssättets tekniska hållbarhet.

Asteroider som tankstationer och materialdepåer

Den viktigaste orsaken till att nystartade företaget överhuvudtaget intresserar sig för stenar som kretsar kring solsystemet är råvarorna. Företaget framhäver två grupper av särskilt attraktiva objekt:

C-typ asteroider — mörka, med högt innehåll av vattenis och koldioxidföreningar
M-typ asteroider — starkt metalliska, rika på järn, nickel och sällsynta metaller
Från fruset vatten kan man utvinna väte och syre — ingredienserna i raketbränsle
Väte och syre kan också fungera som andningsluft i framtida bemannade stationer
Metaller utgör råmaterial till bärande konstruktioner, paneler och strålningssköldar
Av metaller tillverkas dessutom motorkomponenter till interplanetära farkoster
Vattenis fungerar som källa till dricksvatten under långvariga uppdrag
Koldioxidföreningar kan bilda grund för organisk kemi i rymden

I teorin gör detta det möjligt att designa en produktionskedja som nästan inte är beroende av resurser från jordens yta. Robotar ska i den orbitala fabriken lära sig bearbeta malmer, som ger upphov till satellitkomponenter och bränsle för uppdrag ut i solsystemet.

Hundratals mål inom räckhåll under årtionden

Enligt företagets egna uppskattningar befinner sig omkring tvåhundrafemtio små asteroider inom räckhåll för möjliga uppdrag, som skulle kunna fångas in under de närmaste åren. Det rör sig om objekt med en diameter på upp till tjugo meter — för små för att utgöra ett allvarligt hot mot planeten, men tillräckligt stora för att göra gruvdrift lönsamt.

Ett centralt element i planen är en återanvändbar flotta av farkoster. Istället för att bygga ett nytt skepp för varje uppdrag önskar TransAstra att de robotiserade bogserarna återvänder till jordens närhet, tankar upp — helst med bränsle från tidigare infångade asteroider — och flyger ut efter nästa mål. I ett sådant scenario bör varje efterföljande tur bli billigare och mer lönsam.

De första stegen tas just nu i form av forskning, simuleringar och prototyper. Företaget koncentrerar sig på mindre objekt, enklare infångningsmekanik och gradvis uppbyggnad av infrastruktur i omloppsbana. Detta stegvisa tillvägagångssätt minskar risken och ger möjlighet att validera tekniken i mindre skala innan det investeras miljarder i stora projekt.

Säkerhet och ekonomi vid ett orbitalt materialdepå

Tanken på att lagra en sten på flera tusen meters storlek i jordens relativt nära omgivningar väcker berättigade frågor om säkerheten. Även ett litet misstag under manövrarna kunde ändra objektets omloppsbana på ett sätt som är ogynnsamt för vår planet. TransAstras team argumenterar för att de uteslutande kommer att fånga in små asteroider, som är långt lättare att hålla kontroll över än kilometerstora kolosser.

Risken knyter sig också till själva säckkonstruktionen. Den måste tåla kontakt med en oregelbunden, skarp sten, genomborningar från mikrometeoritter och kraftiga temperaturväxlingar. Ekonomin i en sådan verksamhet är en historia för sig. Idag faller kostnaderna för att skicka ett kilo last i omloppsbana kraftigt tack vare återanvändbara raketer, men de räknas fortfarande i tusentals dollar.

Förespråkare för rymdbaserad gruvdrift hävdar att det på längre sikt kommer att vara billigare att använda resurser som är tillgängliga utanför atmosfären. Skeptiker pekar på utgifterna för att bygga en robotflotta, risken för haveri och de enorma forsknings- och utvecklingskostnaderna. Än så länge beror mycket på om New Moon bekräftar konceptets realism och attraherar ytterligare investerare — både privata och institutionella, exempelvis statliga organisationer på jakt efter nya försörjningsmetoder för uppdrag med lång räckvidd.

Från science fiction till verklig orbital industri

Idén om att fånga in asteroider är inte ny. Tidigare dök liknande planer upp i dokument från NASA och andra företag, men ingen av dem kom längre än konceptfasen eller tidiga studier. TransAstra skiljer sig ut med sitt tillvägagångssätt: fokus på mindre objekt, enklare infångningsmekanik och gradvis uppbyggnad av infrastruktur i omloppsbana kring jorden.

Om blott en del av visionen realiseras kan vårt tillvägagångssätt för konstruktion av satelliter och stora strukturer förändras fundamentalt. Istället för att montera stora teleskop på jorden och sätta ihop dem i omloppsbana av dyra moduler kunde ingenjörer använda komponenter tillverkade direkt av asteroidmalmer. Ett sådant tillvägagångssätt öppnar också vägen till billigare uppdrag till Mars eller asteroidbältet, eftersom bränsle och byggmaterial kommer från rutten — inte från jordens yta.

I ett bredare sammanhang håller rymdbaserad gruvdrift på att bli ett politiskt och juridiskt ämne. Det måste ges svar på frågor om vem som har rätt att bryta en viss asteroid, hur vinsten fördelas och hur möjliga konflikter förebyggs. Det är därför värt att följa med i om det kring projekt som New Moon börjar växa fram ett helt ekosystem av företag — från robottillverkare och mjukvaruleverantörer till operatörer av orbitala raffinaderier och tankstationer för rymdfarkoster.