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2061 wird es 100 Jahre her sein, seit Juri Gagarin als erster Mensch in den Weltraum flog. Was wird sich bis dann noch verändern? Wie wird die Raumfahrt zu dieser Zeit aussehen? Ein Versuch.
Über den Weltraum und die Raumfahrt der Zukunft wurde viel geschrieben und fantasiert. Jeder ernsthafte Versuch einer realistischen Einschätzung muss scheitern, weil wir nicht wissen, welche Technologien noch kommen werden. Die Entdeckung einer einfachen Form von Kernfusion etwa würde alle Szenarien komplett über den Haufen werfen. Wir können aber versuchen abzuschätzen, was aus heutiger Sicht machbar wäre. Ich möchte deshalb die Situation im Jahr 2061 (oder ganz generell, in der Mitte des 21. Jahrhunderts, ich will mich da nicht auf einzelne Jahre versteifen) langsam aus den heutigen Bedingungen herleiten.
Zurzeit stellt sich die Situation so dar: Die ISS, die internationale Raumstation, befindet sich im Aufbau und wird aller Voraussicht nach bis 2010 fertig gebaut. Danach folgt aus amerikanischer Sicht eine etwa drei- bis fünfjährige Lücke bis zum Start der ersten „Orion“-Kapsel (auch wenn möglicherweise der amerikanische Kongress zusätzliches Geld für den Weiterbetrieb der Shuttle-Flotte einschiessen könnte, um die USA nicht in eine einseitige Abhängigkeit gegenüber Russland zu bringen). Russland hingegen verlässt sich noch immer auf Technik aus der Sowjetzeit, und tut sich schwer damit, einen Nachfolger für die zuverlässigen Sojus-Raumschiffe zu bauen. China bringt in langsamen, aber stets aufeinander aufbauenden Schritten seine Shenzhou-Raumkapsel zur Reife. Andere Nationen (darunter auch Europa) haben zurzeit in Sachen bemannte Raumfahrt noch nichts ausser Ambitionen vorzuweisen (Europa werkelt zurzeit an einer Studie, die abklären soll, ob Europa zusammen mit Russland und vielleicht Japan eine bemannte Raumkapsel entwickeln soll – in ein paar Wochen sollen die Ergebnisse vorgestellt werden).
Zudem gibt es da noch private Unternehmer, die mitspielen: Die kalifornische Firma SpaceX etwa arbeitet an der „Dragon“-Kapsel, welche im Rahmen des „COTS“-Programms der NASA ab 2010 die Versorgung der ISS, zuerst mit Material, später auch mit Besatzungen, übernehmen soll. Nachdem Rocketplane Kistler, die zweite involvierte Firma, die COTS-Vorgaben der NASA nicht erfüllen konnte, ist Space Dev in die Lücke gesprungen: mit dem „Dream Chaser“ soll ein kleines, wiederverwendbares Raumfahrzeug (ähnlich dem Shuttle, nur viel kleiner und ohne zusätzliche Nutzlast) entwickelt werden. Der Start dieser privaten Raumkapseln / Raumschiffe ist auf der Spitze der SpaceX Falcon 9 Rakete bzw. einer Atlas V Rakete von Boeing/ULA geplant. Zurzeit sieht es für beide Raumfahrzeuge sehr gut aus, auch wenn sicher noch einige Probleme auftauchen werden.
Der Dreh- und Angelpunkt aller amerikanischen Weltraumpläne für die erste Hälfte des 21. Jahrhunderts ist die neue Schwerlastrakete, „Ares V“ genannt, die entwickelt werden soll. Ohne Ares V oder eine ähnliche, vergleichbare Rakete gibt es keine Mond- oder Marsflüge. Von ihrer Entwicklung hängt deshalb ein grosser Teil des Szenarios ab. Auf der russischen und chinesischen Seite sind mit der Angara und der „Langer Marsch 5 / 6“ mittelschwere Trägerraketen geplant, die aber nicht an die Ares V herankommen. Diese soll in der Lage sein, 120 Tonnen in die Erdumlaufbahn zu hieven (allerdings werkelt nach Angaben des SpaceX-Chefs auch dessen Firma unter dem Codenamen „BFR“ an einer Superschwerlastrakete).
Nach 2010 dürften sich die USA langsam von der ISS zurückziehen. Gut möglich, dass dann als neuer internationaler Partner China ins Spiel käme – Interesse an einer Teilnahme an der ISS hat das Reich der Mitte schon lange, doch bisher sperren sich die USA dagegen. Gelingt die neue Zusammenarbeit, steht einem Erhalt der ISS über das Jahr 2020 hinaus nichts mehr im Wege.
Orbitalseile werden nicht vor 2020, vermutlich auch nicht vor 2030 zur Verfügung stehen – in dieser Zeit muss alles Material per Raketen in der Erdorbit gehievt werden. Dies ist vor allem für Treibstoff ein Problem, der in grossen Mengen benötigt wird (pro Tonne Nutzlast – z.B. Treibstoff, der im Orbit verfügbar ist – müssen jeweils rund neun Tonnen Treibstoff verbraucht werden, um die Nutzlast in den Orbit zu bringen). Boeing hat deshalb die Einrichtung von orbitalen Tanklagern vorgeschlagen. Diese könnten von speziell für diesen Zweck entwickelten privaten (unbemannten) „Tank“-Raumfahrzeugen regelmässig betankt werden, eine Möglichkeit also für private Firmen, Weltraumtechnologien „in echt“ auszuprobieren und dabei auch noch Geld zu verdienen. Raumfahrtmissionen der NASA, etwa Flüge zum Mond, würden ihren Treibstoff dann aus solchen orbitalen Tanklagern beziehen. Solche Tankdepots dürften vergleichsweise lukrativ sein (nicht nur für amerikanische Bedürfnisse), so dass sie vermutlich früher oder später ohnehin kommen werden. Allerdings erst dann, wenn ein Markt etabliert wurde: dies dürfte, wenn es nach den gegenwärtigen Plänen der NASA geht, in der ersten Hälfte der 20er Jahre der Fall sein, wenn die Mondmissionen im Rahmen des „Constellation“-Programms Fahrt aufnehmen sollen und auch andere Nationen Mondflüge anpeilen.
Ist die Entwicklung privater Raumkapseln und Raumfahrzeuge in den USA erfolgreich, ist die Chance gross, dass Nationen beginnen werden, solche Raumkapseln / Raumfahrzeuge direkt zu kaufen, um selber Astronauten ins All schicken zu können. Denkbar sind hier raumfahrttechnische „Schwellenländer“ wie verschiedene europäische Staaten (Deutschland, Frankreich, Grossbritannien, oder vielleicht sogar die ESA als ganzes?), aber auch Indien, Japan oder Brasilien. Die damit einhergehende Verbreitung amerikanischer Trägerraketen dürfte durchaus auch im Sinne ihrer amerikanischen Hersteller (United Launch Alliance (ULA), SpaceX…) sein und zu einer langsamen weltweiten Standardisierung von Raumflughäfen führen.
Orbitale Raumstationen, die etwa, wie von „Bigelow Aerospace“ geplant und bereits getestet, aus aufblasbaren (Wohn-)Elementen bestehen, könnten von den privaten Raumfahrzeugen bedient und ebenfalls an interessierte Länder und Unternehmen weltweit verkauft werden. Damit ist aber erst zu rechnen, wenn sich gezeigt hat, dass die privaten Raumfahrzeuge effizient und verlässlich sind, also nicht vor 2015. Für die Zeit danach ist es aber auch denkbar, dass die NASA eines Tages von den aufblasbaren Bigelow-Stationen gebrauch macht, etwa für eine Expedition zu einem erdnahen Asteroiden.
Ich habe im Moment wenig Zweifel daran, dass es zu einer Rückkehr zum Mond kommen wird. Um das Jahr 2020 herum werden die USA wieder auf dem Mond landen. Das Jahrzehnt zwischen 2010 und 2020 wird vom Wettbewerb verschiedener Nationen, bemannte Flüge zum Mond (aber ohne Landung) durchzuführen dominiert sein. Hier wird vermutlich vor allem China eine wichtige Rolle spielen, aber auch Russland könnte Reserven aktivieren, so die Entwicklung eines Sojus-Nachfolgers (mit oder ohne Europa) tatsächlich gelingt und dieser so zuverlässig ist wie sein Vorgänger.
In der Zeit nach den ersten bemannten Mondlandungen am Anfang der 20er Jahre wird sich die Frage stellen, ob eine internationale Mondstation gebaut werden soll, oder ob jedes Land für sich entscheidet, eine solche zu bauen. Aus der Erfahrung mit der ISS hat man gelernt, dass solche Stationen ausserordentlich kostenintensiv sind und einen grossen Teil des Budgets einer Raumfahrtsorganisation binden. Denkbar wäre, dass bis dahin Firmen wie SpaceX und SpaceDev (aber auch andere Firmen in diesem Bereich) derart gewachsen sind und derart viel Erfahrung gesammelt haben, dass sie ein internationales (?) Konsortium bilden, das eine solche Station in Arbeit nimmt und sich dafür bezahlen lässt. Möglich ist aber auch, dass keine internationale Zusammenarbeit zustande kommt. Sollte die NASA allein für den Bau und den Betrieb einer solchen Mondstation aufkommen müssen, dürfte dies ihre weitergehenden Pläne (erdnahe Asteroiden, Mars und „darüber hinaus“) um Jahre bis Jahrzehnte verzögern.
In der Zeit zwischen 2020 und 2030 wird sich die amerikanische Raumfahrtsbehörde auf die Frage einstellen, wie bemannte Flüge zum Mars bewerkstelligt werden sollen. Als Trainingsmissionen kommen dabei Flüge zu erdnahen Asteroiden in Frage – auch für China könnte dies interessant sein, etwa durch den Einsatz mehrerer aneinandergekoppelter Shenzhou-Kapseln (wie es auch schon für den Bau einer chinesischen Raumstation vorgeschlagen wurde). Am Ende dieser Phase, die sich auch bis 2040 hinziehen könnte, werden bemannte Raumschiffe zu den Marsmonden Phobos und Deimos fliegen und von dort aus auf die Oberfläche des Mars absteigen. Eine ständig besetzte bemannte Raumstation auf dem Mars selbst bleibt danach für mindestens zehn weitere Jahre ein Traum.
In dieser Zeit kommen nun aber drei wichtige Entwicklungen hinzu. Erstens, die Entwicklung künstlicher Intelligenz auf der Basis von menschlichen Gehirnscans. Das heisst, man wird in der Lage sein, die Vernetzung eines menschlichen Gehirns und seiner hundert Milliarden Nervenzellen in grossem Detail abzubilden und diese Daten dann in einem Computer zu simulieren: dies sollte künstliche Intelligenzen „im Computer“ erzeugen (diese künstlichen Intelligenzen werden auch mal als „Uploads“ bezeichnet). Hinsichtlich der Raumfahrt wird dies ganz neue Perspektiven öffnen: so können Kopien von Forschern, die auf der Erde zurück bleiben, in Maschinen geladen werden, die auf dem Mars (oder sonstwo im Sonnensystem) herumkurven und dort das tun, was der Forscher auch tun würde – und dies, ohne die selben Anforderungen an Umweltbedingungen zu haben wie „menschliche“ Forscher aus Fleisch und Blut.
Eine andere interessante Entwicklung ist der Bau von universellen Konstruktoren, also Geräten, die in der Lage sind, aus einer gegebenen Ausgangssubstanz bestimmter Zusammensetzung jedes beliebige Bauteil zu bauen (in ihrer „ausserirdischen“ Version auch bekannt als „Von-Neumann-Sonden“, zumindest, wenn sie in der Lage sind, Kopien von sich selbst anzufertigen). Diese Entwicklung hat bereits heute begonnen („Rapid Prototyping“, „3D-Drucker“) und wird sich in Zukunft stark beschleunigen. Erste kommerzielle Konstruktoren werden in den 10er Jahren auftauchen, und in den Jahren nach 2030 werden sie die volle Marktreife erreicht haben. Man wird dann nicht mehr (unbemannte) Raumsonden auf der Erde bauen, sondern man wird universelle Konstruktoren, die als Ausgangsmaterial „chondritisches Material“ (Materie in durchschnittlicher Zusammensetzung des Sonnensystems) verarbeiten können, an beliebige Punkte im Sonnensystem schicken, wo sie dann alle benötigten Raumsonden herstellen, wobei man einfach die aktuell modernsten Baupläne raufschickt.
Eine weitere wichtige Entwicklung, welche die Raumfahrt für die Zeit nach 2030 stark verändern könnte, ist das Orbitalseil. Lässt sich eine solche Technologie erfolgreich zur Anwendung entwickeln, würde dies den Transport grosser Materialmengen ins All sehr viel billiger als heute machen. Es wäre wohl auch das Ende des Raketenzeitalters.
In der Zeit nach 2030 beginnen diese drei Entwicklungen eine wichtige Rolle zu spielen. Zum einen wird die Verbreitung universeller Konstruktoren im Sonnensystem die Möglichkeit eröffnen, überall im Sonnensystem zu einem sehr geringen Preis kleine Habitate, eine Art „Schutzhütten“ der bemannten Raumfahrt, zu errichten. Diese könnten sich auf kleinen Jupiter- und Saturnmonden, auf grösseren und kleineren Asteroiden im Asteroidengürtel, auf Centauren und anderen eisigen Himmelskörpern im äusseren Sonnensystem, etc. finden. Die Entwicklung von Uploads wid es möglich machen, menschlichen Geist im ganzen Sonnensystem zu verbreiten (und in lokale, anthropomorphe Maschinen zu laden), lange bevor Menschen von der Erde diese Gebiete erkunden. Universelle Konstruktoren werden auch den Abbau von Rohstoffen auf erdnahen Asteroiden (sowie, etwas später, auf Asteroiden im Asteroidengürtel) erleichtern.
Wie bei jedem Entwicklungsprozess wird auch die Erschliessung des Sonnensystems langsam beginnen und mit einem Furioso vollendet werden. In den Jahren 2030 bis 2040 wird sich die kommerzielle Raumfahrt stark entwickelt haben: ihr Schwergewicht verlagert sich – dank der Entwicklung von Orbitalseilen, von denen sich bald einige am Äquator aneinander reihen – weg vom Erreichen des Erdorbits, hin zur Bereitstellung von Infrastruktur für die stetig zunehmende menschliche Aktivität im Weltraum. Tourismus spielt eine Rolle, aber auch Forschung und Entwicklung sowie der Abbau von Rohstoffen. Der allergrösste Teil dieser Aktivitäten wird unbemannt erfolgen: Um Rohstoffe auf Asteroiden abzubauen, brauchen fortgeschrittene Maschinen keine menschliche Hilfe. Etwa in jener Zeit werden die ersten schnellen interstellaren Raumsonden entwickelt werden, mit denen sich die nächsten Sternsysteme in wenigen Jahrzehnten erreichen lassen. So ist es durchaus denkbar, dass wir zum 100-jährigen Geburtstag der Raumfahrt im Jahr 2057 die ersten Nahaufnahmen von einem Planeten um Alpha Centauri empfangen werden. Zu jener Zeit wird die menschliche Präsenz im Weltraum derart zur Routine geworden sein, die Kosten derart gefallen sein, dass abenteuerlustige Superreiche Wettbewerbe um das Erreichen bestimmter Ziele austragen werden, etwa, die erste Landung eines Menschen auf dem Pluto, die schnellste bemannte Durchquerung des Sonnensystems, und so weiter (ähnlich wie sie heute in Ballonen um die Welt fliegen oder so schnell wie möglich die Welt im Segelboot zu umrunden versuchen).
2061, wenn sich der erste bemannte Flug eines Menschen in den Weltraum zum hundertsten Mal jährt, wird sich uns ein drastisch verändertes Sonnensystem präsentieren. Die unbekannten Weiten werden verschwunden sein, auf unzähligen Welten werden sich menschgemachte Maschinen finden, die sie vermessen, überwachen und ausbeuten. Für die wenigsten dieser Aufgaben braucht es Menschen – und doch wird an hier und dort Menschen finden, sei es in körperlicher Form oder in Form von „Uploads“. Der erdnahe Weltraum und der Raum bis zum Mond wird erschlossen sein und Millionen von Menschen Arbeit bieten. Die Menschheit wird ihre ersten Fühler in Richtung der nächsten Sternsysteme ausgstreckt haben, während sie sich selbst in rasendem Tempo verändert.