The Space Business
- Spinning the Future of the Earth

Die physische Erforschung des Weltraums begann in den 1950er Jahren und schreitet nun in einem bemerkenswerten Tempo voran. Nach Schätzungen von Morgan Stanley, Goldman Sachs und anderen großen US-Finanzunternehmen wird die Raumfahrtindustrie bis 2040 voraussichtlich einen Umsatz von über 1 Billion US-Dollar erzielen, was einer Verdreifachung gegenüber 2016 entspricht. Hinter diesem rasanten Wachstum steht die wachsende Rolle, die private Unternehmen in der Raumfahrtindustrie spielen, die bis vor kurzem noch ausschließlich von staatlichen Projekten getragen wurde.

In den Vereinigten Staaten hat die National Aeronautics and Space Administration (NASA) einen bedeutenden Wechsel von der staatlich geleiteten Raumfahrtentwicklung zur privatwirtschaftlichen Nutzung vollzogen. Im Gegensatz zur alten Weltraumwirtschaft, die auf staatlich finanzierten Programmen basierte, ist eine neue Weltraumwirtschaft entstanden, die von privaten Unternehmen vorangetrieben wird, und immer mehr Start-ups drängen in diese Branche. Anstatt staatliche Projekte im Alleingang durchzuführen, bietet die NASA den Unternehmen finanzielle Unterstützung, die es ihnen ermöglicht, eine breite Palette von Projekten in Angriff zu nehmen. Das Gleiche gilt für Japan. Die Strategie Space Industry Vision 2030 wurde 2017 formuliert, um Japans öffentlich finanziertes Raumfahrtprogramm in eine international wettbewerbsfähige Industrie umzuwandeln, mit dem Ziel, die Größe der Industrie (damals etwa 1,2 Billionen Yen) bis Anfang der 2030er Jahre zu verdoppeln. Eine Industrie, die ausschließlich von der JAXA und einer ausgewählten Anzahl von Unternehmen betrieben wurde, verändert sich drastisch.

Neben dem weltweiten Einstieg privater Unternehmen in die Raumfahrtindustrie haben technologische Innovationen und die Entwicklung der Informationstechnologie die Kosten für die Entwicklung von Satelliten, die Herstellung von Raketen und den Start von Raumfahrzeugen erheblich gesenkt, was ein wichtiger Faktor für das Wachstum der Raumfahrtindustrie als neues Geschäftsfeld war. Ein Beispiel sind die Startkosten: Ein 1 kg schweres Objekt kann heute für ein Zehntel dessen ins All geschickt werden, was es vor 20 Jahren gekostet hat. Infolgedessen sind die Eintrittsbarrieren in die Raumfahrtbranche gesunken, auch für Unternehmen, die bisher nicht in der Raumfahrt tätig waren.

Der Begriff "Raumfahrtgeschäft" umfasst eigentlich eine ganze Reihe von Bereichen, darunter die Herstellung von Raketen und Satelliten, Startdienste, Satellitendienste und die Entwicklung von Bodensystemen. Das Raumfahrtgeschäft kann in zwei Hauptkategorien unterteilt werden: Raumfahrt für die Erde, d. h. die Bereitstellung von Waren oder Dienstleistungen für die Nutzung auf der Erde, und Raumfahrt für den Weltraum, d. h. die Bereitstellung von Waren oder Dienstleistungen für die Nutzung im Weltraum. Zu ersteren gehören beispielsweise Satellitendienste wie Rundfunk und Wetterüberwachung sowie die Durchführung von Experimenten auf Plattformen wie der Internationalen Raumstation (ISS) zur Lösung von Problemen auf der Erde, während zu letzteren die Entsendung von Raketen in den Weltraum, der Bau von Basen auf dem Mond sowie die Erforschung des Mars und des tiefen Weltraums gehören^*1.

Im Raumfahrtgeschäft konzentrieren sich die meisten Raumfahrtaktivitäten derzeit auf Satellitendienste wie Wetterüberwachung, Rundfunk und Navigation (GPS usw.), die zusammen mit der Herstellung von Bodengeräten etwa 90 % des Marktes ausmachen.
Mit Hilfe von Fernerkundungsdaten, die von Satelliten gewonnen werden, können viele Objekte in einem großen Gebiet fernüberwacht werden. Sie haben das Potenzial, ein wichtiger Faktor für die digitale Transformation zu sein, der die Raffinesse und Effizienz industrieller Abläufe rund um den Globus verbessern wird. So können beispielsweise Wettersatellitendaten jetzt mit Bodenbeobachtungsdaten kombiniert werden, um die Genauigkeit zu erhöhen und einen Mehrwert zu schaffen. Mit der weiteren Entwicklung der Raumfahrtbranche wird die Verbreitung von Erdbeobachtungs- und Navigationssatelliten einen erheblichen Einfluss auf unser tägliches Leben haben.

Und als erster Schritt in Richtung einer Wirtschaft im Weltraum für den Weltraum wendet sich die Aufmerksamkeit der Welt nun der Herausforderung zu, eine Infrastruktur auf der Mondoberfläche aufzubauen. 2019, fast ein halbes Jahrhundert nach dem Apollo-Programm, das mit dem ersten Betreten des Mondes durch Astronauten seinen Höhepunkt erreichte, kündigte die NASA das Artemis-Mondforschungsprogramm an. Dabei handelt es sich um ein groß angelegtes Projekt, das darauf abzielt, Menschen auf den Mond zurückzuschicken, ein Gateway (eine bemannte Raumstation in der Mondumlaufbahn) zu errichten und weitere Aktivitäten für den Transport von Versorgungsgütern und den Bau einer Basis durchzuführen, die eine dauerhafte menschliche Präsenz auf der Mondoberfläche sowie die Erforschung des Mars und des tiefen Weltraums ermöglicht.

Im Oktober 2020 erklärten sich acht Länder, darunter die Vereinigten Staaten, Kanada und Japan, bereit, sich an diesem Programm zu beteiligen, wobei alle Aktivitäten zu friedlichen Zwecken durchgeführt werden sollen. In Japan beläuft sich das Gesamtbudget für die Raumfahrt im GJ2023 auf 611,9 Mrd. Yen, das größte aller Zeiten, und umfasst auch Investitionen im Zusammenhang mit dem ARTEMIS-Programm. Darüber hinaus hat das Ministerium für Wirtschaft, Handel und Industrie (METI) ein Demonstrationsprojekt für die Entwicklung von Energietechnologien für den Einsatz auf der Mondoberfläche gestartet, die für das ARTEMIS-Projekt erforderlich sind.

Ich glaube, wir fliegen zum Mond, weil es in der Natur des Menschen liegt, sich Herausforderungen zu stellen.
- Neil Armstrong

Die Pionierrolle von Yokogawa in der Weltraumforschung reicht mehr als 60 Jahre zurück: 1961 lieferte das Unternehmen einen Analysator für eine Kappa-Sondierungsrakete, die vom Institute of Industrial Science der Universität Tokio gestartet wurde, um die Elektronendichte, die Elektronentemperatur und die Ionendichte in der Ionosphäre der Erde zu untersuchen^*2. Im Jahr 1962 wurde dieser Ionosphärenanalysator zum ersten Mal mit einer NASA-Rakete gestartet. Seitdem hat Yokogawa viele Mess- und Kontrollinstrumente an Raumfahrtbehörden und Unternehmen geliefert.

Im Jahr 2020 wurde eine konfokale Scannereinheit von Yokogawa an die Internationale Raumstation (ISS) geliefert und auf einem konfokalen Mikroskopsystem^*3 für die Durchführung biowissenschaftlicher Forschung im japanischen Experimentmodul "KIBO" installiert. Dieses System soll einen Beitrag zu den Grundlagen der Biowissenschaften leisten, indem es die Beobachtung der Aktivitäten lebender Zellen mit hoher Geschwindigkeit und hoher Auflösung sowie die Beobachtung intrazellulärer Proteinbewegungen und physiologischer Reaktionen in der Mikrogravitationsumgebung der ISS ermöglicht.

Im Bereich Weltraum arbeiten wir mit anderen Unternehmen, Regierungsbehörden und akademischen Einrichtungen in der Forschung und Entwicklung für den Bau von Industrieanlagen auf der Mondoberfläche zusammen. Wir haben uns dem Lunar Industry Vision Council angeschlossen, dessen Mitglieder aus Regierung, Wissenschaft und Industrie kommen, und unterstützen HAKUTO-R, das erste unbemannte Monderkundungsprojekt, das von einem privaten Unternehmen, ispace, inc. initiiert wurde. Ziel dieses Projekts ist es, die Machbarkeit der Nutzung von Wasservorkommen auf der Mondoberfläche zu erforschen und zu verifizieren. Ziel ist es, eine Versorgungskette auf der Mondoberfläche aufzubauen, die Spuren von Wassereis im Mondsand (Regolith) sammelt, verflüssigt und elektrolysiert, um Wasserstoff und Sauerstoff zu erzeugen.

Die Kernkompetenz von Yokogawa, die Fähigkeit zu messen und zu verbinden, wird in diesem Projekt zum Tragen kommen.
Wir haben ein Messgerät entwickelt, das ein abstimmbares Diodenlaser-Spektrometer (TDLS) für die Suche nach Wasser auf der Mondoberfläche einsetzt. Durch die Messung der Absorption von Laserlicht kann ein TDLS die Konzentrationen von Sauerstoff, Wasserdampf und ähnlichem messen. Da es keine beweglichen Teile hat, sehr langlebig ist und einem breiten Temperaturbereich standhalten kann, soll es in der Lage sein, die Verteilung von Wasser im Mondregolith auf der Mondoberfläche zuverlässig und stabil zu messen.

Der Aufbau einer industriellen Infrastruktur für die unerforschte Mondoberfläche ist mit zahlreichen Herausforderungen verbunden, von der Wassererkundung über die Wasserbohrung bis hin zur Wasserstofferzeugung und -speicherung. Sensoren und Steuerungssysteme müssen in der Lage sein, in extrem rauen Umgebungen zu arbeiten, die unter anderem Ultrahochvakuumbedingungen, Temperaturunterschiede zwischen Tag und Nacht von 200°C oder mehr und kosmische Strahlung beinhalten. Die Technologie von Yokogawa, die bereits in Industrieanlagen in der Arktis, in Wüstengebieten und auf Offshore-Plattformen zum Einsatz kam, wird nun auch in der extremen Umgebung des Weltraums angewendet.

Darüber hinaus muss davon ausgegangen werden, dass auf den Mondbasen möglicherweise keine Bediener stationiert sind. Yokogawa hat Erfahrung mit der Implementierung von Fernsteuerungsanwendungen, die die integrierte Verwaltung von Daten aus mehreren Einrichtungen und die autonome Steuerung von Anlagen umfassen. Wenn es möglich ist, diese Vorgänge über extrem große Entfernungen wie zwischen dem Mond und der Erde zu steuern, ist zu erwarten, dass diese Technologien auch auf der Erde Anwendung finden werden.

Im Weltraum, wo die Ressourcen begrenzt sind und die Umwelt einzigartig ist, muss eine Kreislaufwirtschaft aufgebaut werden, die ressourcenschonende Technologien und das Recycling von Ressourcen für die lokale Produktion und den lokalen Verbrauch erfordert. Wenn innovative Recycling-Technologien und -Lösungen, die für den Einsatz im Weltraum entwickelt wurden, hier auf der Erde angewandt werden können, könnten sie dazu beitragen, die Umwelt unseres Planeten zu schützen. Dies sind jedoch Aufgaben, die ein Unternehmen allein nicht bewältigen kann. Daher wird Yokogawa kontinuierlich nach Möglichkeiten suchen, mit anderen Akteuren in diesem neuen Raumfahrtgeschäft zusammenzuarbeiten, um die Stärken der anderen zu kombinieren. Die Erde ist Teil eines riesigen Universums, und wenn man über das Universum nachdenkt, muss man auch über die Erde nachdenken. Durch unsere Aktivitäten an dieser neuen Grenze des Raumfahrtgeschäfts werden wir weiterhin Szenarien entwerfen, die in die Zukunft blicken und den Weg in eine nachhaltige Zukunft weisen.

*1 Mehr als 2 Millionen Kilometer von der Erde entfernt.
*2 Der Bereich in der oberen Erdatmosphäre, in dem Moleküle und Atome durch Ultraviolett- und Röntgenstrahlen aus dem Weltraum ionisiert werden
*3 Entwickelt von der Chiyoda Corporation

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Referenzen

State of the Satellite Industry Report, the Satellite Industry Association
Click Here To View - State of the Satellite Industry Report (sia.org)