Startup vill släpa rymdstenar i jättesäckar runt jorden

Californiskt företag planerar att fånga asteroider på 100 ton

Det kaliforniska företaget TransAstra utvecklar just nu teknik för att infånga asteroider som väger runt 100 ton. Syftet är inte att imponera med kraftprestationer — det handlar om att bygga upp en verklig rymdindustri baserad på råvaror som redan finns där ute i rymden.

Istället för att transportera allt material upp från jordens yta vill företaget utnyttja resurser som redan cirkulerar i rymden. Asteroider innehåller fruset vatten, järn, nickel och sällsynta metaller — precis det som behövs för att bygga satelliter, rymdstationer och producera bränsle till interplanetära missioner.

Forskare och ingenjörer har länge påpekat att de höga transportkostnaderna är det största hindret för expansion ut i rymden. Varje kilogram som lyfts ut ur jordens gravitation kostar tusentals dollar. En lösning kan vara att bryta material direkt i omloppsbana eller i närheten av gravitationspunkter där material kan hållas stabilt med minimal bränsleförbrukning.

Så fungerar jättesäcken runt en asteroid stor som ett villakvarter

TransAstra, en startup med bas i Los Angeles, arbetar med just ett sådant projekt. Företagets ambition är att fånga små asteroider, packa in dem i uppblåsbara höljen och dra dem till stabila områden där orbitala bearbetningsanläggningar kan upprättas. Det centrala verktyget är en enorm säck tillverkad av ytterst motståndskraftiga polymerer.

Systemet är designat för att infånga asteroider på cirka 100 ton — objekt stora som ett vanligt villakvarter. Kärnan i tekniken är ett enormt uppblåsbart hölje tillverkat av mycket hållbara polymerer, till exempel Kapton, som redan har visat sin tillförlitlighet i rymduppdrag under många år.

Konceptet är relativt enkelt att beskriva, men extremt svårt att genomföra i praktiken. Ett arbetsfartyg flyger fram till en liten asteroid, vecklar ut en flexibel kapsel runt den och innesluter den gradvis. När klippstycket är inne kan hela paketet säkert bogseras till en plats som är bättre lämpad för gruvdronernas arbete.

Planen innebär att omge asteroiden med en ballongliknande struktur, stabilisera dess rörelse och dra den till en stabil gravitationspunkt där något i stil med en ”bearbetningsanläggning” i omloppsbana ska upprättas. En ännu inte avslöjad kund — en institution som inte har offentliggjorts — finansierade en genomförbarhetsstudie för en mission med arbetsnamnet New Moon.

En sådan studie är i praktiken en detaljerad analys av om projektet ger teknisk, finansiell och logistisk mening. Ingenjörerna hos TransAstra var tvungna att dokumentera att materialen kan motstå kontakt med en klippas oregelbundna yta, bombardemang från mikrometeoriter och kraftiga temperatursvängningar. Säcken måste fungera felfritt i månader eller år, medan den drar ett mål på hundra ton genom miljontals kilometer.

Därför är Lagrangepunkterna den perfekta utgångspunkten

TransAstra överväger att bogsera infångade asteroider till området kring Lagrangepunkten L2. Detta speciella område ligger cirka 1,5 miljoner kilometer från jorden, på motsatt sida om solen. Här balanserar jordens och solens gravitationskrafter delvis varandra, vilket gör det möjligt att hålla objekt stabila med relativt liten bränsleförbrukning.

Dessa punkter har länge dragit till sig ingenjörernas uppmärksamhet. Avancerade rymd observatorier opererar redan i liknande områden — till exempel James Webb Space Telescope — eftersom den stabila positionen underlättar både instrumentens arbete och kommunikationen. För en rymdindustri är det en idealisk placering: långt från atmosfären, men nära nog för att upprätthålla kontakt med jorden och skicka data regelbundet.

Specialister från universitet och forskningsinstitut understryker att Lagrangepunkterna kan fungera som kosmiska hamnar för framtida missioner. Objekt i dessa områden kräver bara mindre bankorrigeringar, vilket sparar bränsle och förlänger systemens livslängd.

Asteroider som bränsledepåer och materiallager

Den viktigaste anledningen till att startupen överhuvudtaget är intresserad av stenar som kretsar i solsystemet är råvarorna. Många små asteroider är rika på vatten i form av is eller på metaller som är en förmögenhet värda på jorden. Företaget särskiljer mellan två särskilt attraktiva grupper:

• Typ C-asteroider — mörka, med ett högt innehåll av vattenhaltig is och kolföreningar
• Typ M-asteroider — starkt metalliska, fyllda med järn, nickel och sällsynta metaller som platina och iridium
• Vattenhaltig is som källa till väte och syre för raketbränsle och besättningars andning
• Metaller användbara för tillverkning av bärande konstruktioner, paneler och strålningsskydd
• Kolföreningar användbara i produktionen av plast och andra organiska material
• Regolit som råmaterial för 3D-utskrift av skyddsbarriärer och byggelement

Av is kan man utvinna väte och syre — alltså komponenter för raketbränsle såväl som luft till framtida bebodda baser. Metaller representerar material för tillverkning av bärande konstruktioner, paneler, strålningsskydd och motordelar. I teorin öppnar det för en produktionskedja som nästan inte är beroende av resurser uppsända från jorden.

Ledaren för TransAstra, Joel Sercel, ser de infångade asteroiderna som grunden för en framtida orbital industri. Robotar ska där öva sig i att bearbeta malmer, varav satellitkomponenter och bränsle till interplanetära missioner kan produceras. Enligt hans uttalanden blir det en flerstegsprocess: först utvinning av vattenhaltig is, därefter elektrolys till väte och syre och slutligen raffinering av metaller i viktlöst tillstånd.

Hundratals mål kan nås inom ett årtionde

Enligt företagets uppskattningar finns det cirka 250 små asteroider inom räckvidd för möjliga missioner, som potentiellt kan infångas under de närmaste femton åren. Det rör sig om objekt med en diameter under 20 meter — för små för att utgöra ett allvarligt hot mot planeten, men tillräckligt rika på råvaror för att utnyttjandet ska löna sig.

Ett centralt element i planen är en flotta av återanvändbara fartyg. Istället för att bygga ett nytt fartyg för varje mission vill TransAstra att robotiska bogserbåtar återvänder till jordens närhet, tankar upp — helst med bränsle från tidigare infångade asteroider — och flyger efter nästa mål. I ett sådant scenario skulle varje efterföljande resa bli billigare och mer lönsam.

Forskare vid institut med fokus på planetarisk vetenskap noterar att katalogen över små asteroider fortfarande håller på att ta form. Teleskop som Pan-STARRS på Hawaii eller Catalina Sky Survey i Arizona upptäcker varje år dussintals nya jordnära objekt. En del av dem har banor som är gynnsamma för infångning med relativt låg energiförbrukningsintensitet.

TransAstra räknar med att den första demonstrationsmissionen kan äga rum innan slutet av detta årtionde. Ett testfartyg ska verifiera utfällning av säcksystemet, stabilisering av ett litet objekt och dess kontrollerade förflyttning till en högre omloppsbana. Först därefter kommer man att försöka dra en verklig asteroid mot Lagrangepunkten.

Risker, säkerhet och obesvarade frågor

Idén om att lagra en klippmassa på flera tiotals meter i relativt nära närhet av jorden väcker förståeliga säkerhetsfrågor. Även ett litet fel under manövrarna kunde ändra objektets bana på ett sätt som inte är gynnsamt för vår planet. TransAstras team argumenterar med att man uteslutande kommer att infånga små asteroider, som är långt lättare att hålla koll på än kilometerlånga kolosser.

Risken gäller också själva säckkonstruktionen. Den måste motstå kontakt med en oregelbunden, skarp klippyta, genomträngning från mikrometeoriter och kraftiga temperaturförändringar. Ingenjörerna satsar på material som redan är testade i rymduppdrag, men konstruktionens skala kommer att vara något helt nytt. Projektet kräver en stor mängd markbaserade tester och orbitala demonstrationer på mindre testföremål.

Experter från NASA och den Europeiska rymdorganisationen understryker nödvändigheten av internationella säkerhetsprotokoll. Varje objekt som flyttas till jordens närhet skulle kräva nödsystem för banändring vid fel i huvuddrivenheten. Dessutom bör det finnas internationell övervakning av alla gruvoperationer, på samma sätt som det idag förs tillsyn över rymdskrot.

Kan det överhuvudtaget gå runt ekonomiskt?

Ekonomin i ett sådant företag är ett kapitel för sig. Idag sjunker kostnaderna för att skicka ett kilogram nyttolast i omloppsbana kraftigt tack vare återanvändbara raketer som Falcon 9 från SpaceX, men de räknas fortfarande i tusentals dollar. Förespråkarna för rymdbrytning hävdar att det på längre sikt kommer att vara billigare att utnyttja råvaror utanför atmosfären.

Skeptiker pekar på kostnaderna för att bygga en robotflotta, risken för fel och de enorma utgifterna för forskning och utveckling. Mycket beror tills vidare på om New Moon bekräftar hela konceptets realism och attraherar ytterligare investerare — både privata och institutionella, inklusive statliga organ på jakt efter nya försörjningsmetoder för långdistansmissioner.

Analytiker från investeringsfonder med fokus på rymdindustrin bedömer att verklig lönsamhet från asteroidbrytning tidigast kommer om tio till femton år. Tills vidare handlar det mer om att bygga upp grundläggande infrastruktur och testa tekniker. Företag som Planetary Resources och Deep Space Industries gick tidigare under just för att de underskattade tidshorisonten för återbetalning.

TransAstra skiljer sig från sina föregångare genom att fokusera på mindre, mer tillgängliga mål och en gradvis utvidgning av flottan. Joel Sercel har offentligt uttalat att han ser de första kommersiella kunderna bland operatörer av satellitkonstallationer, som potentiellt skulle kunna tanka bränsle direkt i omloppsbana och därmed markant förlänga sina probernas livslängd.

Från science fiction till verklig orbital industri

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

Om även en del av visionen förverkligas kan vårt sätt att bygga satelliter och stora konstruktioner förändras fundamentalt. Istället för att montera enorma teleskop på jorden och sammanfoga dem i omloppsbana från dyra moduler kunde ingenjörerna utnyttja komponenter tillverkade direkt av asteroidmalmer. Ett sådant tillvägagångssätt öppnar också vägen till billigare missioner till Mars eller asteroidbältet, eftersom bränsle och konstruktionsmaterial härrör ”från rutten” och inte från jordens yta.

För den vanliga personen låter det som en avlägsen vision, men de första stegen tas just nu i form av undersökningar, simuleringar och prototyper. Under de kommande åren är det värt att följa med i om det börjar växa fram ett helt ekosystem av företag kring projekt som New Moon — från robotproducenter över mjukvaruleverantörer till operatörer av orbitala ”raffinaderier” och bränslestationer för rymdfarkoster.

I ett bredare sammanhang håller rymdbrytning också på att bli en politisk och juridisk fråga. Det kommer att behövas svar på frågor om vem som har rätt att bryta en viss asteroid, hur vinsten fördelas och hur potentiella konflikter förebyggs. TransAstra utvecklar därför inte bara tekniken bakom en säck för rymdstenar — företaget skapar också ett incitament för att utforma nya spelregler i ett utrymme som hittills främst har varit vetenskapens och forskningsmissionernas domän.