Dieses futuristische Weltraumhabitat soll sich selbst zusammenbauen
Der Weltraumtourismus ist im Kommen, aber zumindest auf der Internationalen Raumstation (ISS) werden so schnell keine Gäste übernachten: Die hat nämlich nur Platz für elf Personen gleichzeitig. Also braucht es Alternativen, wenn eines Tages Touristen nicht nur für kurze Zeit ins All fliegen, sondern dort auch noch übernachten sollen. Das Aurelia Institute, ein gemeinnütziges Labor für Weltraumarchitektur mit Sitz im US-amerikanischen Cambridge hat eine Idee: Ein Habitat, das in kompakten Stapeln von flachen Kacheln ins All gebracht werden kann und sich in der Umlaufbahn der Erde größtenteils selbst zusammensetzt.
Der Bau einer Weltraumstation ist erwartungsgemäß schwierig. Strukturelle Komponenten wie Wände müssen auf eine Rakete passen. Für den Bau größerer Strukturen wie der ISS sind zahlreiche Starts erforderlich, was die Kosten in die Höhe treibt. Sobald alle Komponenten im Weltraum angekommen sind, müssen sie von Menschen zusammengebaut werden – eine gefährliche Arbeit.
„Wenn man sich bei der Montage auf einen Menschen verlässt, muss er einen Raumanzug tragen“, sagt Ariel Ekblaw, CEO des Aurelia Institute. „Damit riskiert man sein Leben. Wir würden das in Zukunft gerne sicherer gestalten.“
Ein futuristischer, einstöckiger Fußball
Anfang August präsentierte das Aurelia Institute ein Modell eines Weltraumhabitats namens TESSERAE. Die Struktur sieht aus wie ein futuristischer, einstöckiger Fußball. Die Idee ist, die Struktur für den Start so kompakt wie möglich zu gestalten. „Im Moment befindet sich alles, was nach oben geht, in der sehr starren Struktur der Nutzlast, die oben auf der Rakete sitzt“, sagt Stephanie Sjoblom, verantwortlich für Strategie und Geschäftsentwicklung bei Aurelia. „Wir verwenden Kacheln, die wir stapeln können, ähnlich wie eine flach verpackte Ikea-Box.“
Nach einem erfolgreichen Start würden die Kacheln in einer ballonähnlichen Struktur oder einem Netz in den Weltraum geworfen, damit sie nicht abdriften. Das Netz würde die Kacheln, die an den Rändern mit starken Magneten versehen sind, nahe genug zusammenhalten, um sie magnetisch anzuziehen. Man hofft, dass sich die Kacheln dann beim ersten Mal von selbst in der richtigen Konfiguration zusammensetzen. Sollte dies nicht der Fall sein, kann das Team einen Stromimpuls durch die Magnete schicken, um die falsch konfigurierten Fliesen zu trennen und es erneut zu versuchen. Nach dem Zusammenbau können die elektrischen und sanitären Anlagen von Hand montiert werden.
Was wie Science-Fiction klingt, wurde tatsächlich schon im Weltall ausprobiert, wenn auch in einem deutlich kleineren Rahmen: Während der Axiom Space-Mission Ax-1 zur ISS im Jahr 2022 konnte das Team bereits kleinere, etwa handtellergroße Kacheln zusammensetzen. Um ein maßstabsgetreues Modell von TESSERAE im Weltraum zu bauen, benötigt Aurelia allerdings noch viel Forschung und schlagkräftige Partner.
Module und Hüpfburgen
„Es ist schwierig zu sagen, wie lange es dauert, bis TESSERAE mit einer menschlichen Besatzung ausgestattet ist“, sagt Ekblaw. „Das hängt wahrscheinlich davon ab, ob wir eine Partnerschaft mit der NASA oder Axiom eingehen. Aber wir sprechen hier sicherlich von den 2030er Jahren.“ Die Verantwortlichen von Aurelia sagen nicht, wie viel Geld sie für das Projekt bislang aufgebracht oder ausgegeben haben. Die Forschung werde aber zum Teil durch NASA-Zuschüsse und Unternehmenssponsoring finanziert.
Weitere Unternehmen forschen an neuen Raumstationen. Axiom Space arbeitet an einer eigenen Station, deren erstes Modul im Jahr 2026 starten und vorübergehend an die ISS angeschlossen werden soll. Blue Origin und Sierra Space arbeiten an Orbital Reef, einem Projekt, das bis zu zehn Personen gleichzeitig beherbergen soll, darunter sowohl Touristen als auch Wissenschaftler:innen. Diese Stationen werden von Menschen gebaut, und allein der Transport der Bauteile wird mehrere Starts erfordern.
Auch die NASA experimentiert mit neuen Methoden, um Bauteile kompakter zu machen: Das experimentelle BEAM-Habitat, das an die ISS angekoppelt ist, wurde 2016 ins All geschossen und dient derzeit als zusätzliches Frachtlager für die Raumstation. Die Besonderheit: Bei BEAM handelt es sich um ein komplett aufblasbares Modul. Sierra Space erwägt, aufblasbare Lebensräume in der Größe eines dreistöckigen Gebäudes zu bauen. Bislang ist das aber nur eine Idee.
Ariel Ekblaw von Aurelia sieht das TESSERAE-Habitat und die aufblasbaren Habitate als komplementäre Technologien. Die harte Außenhülle von TESSERAE soll die Astronauten besser vor Weltraumschrott, wie etwa Mikrometeoriten, schützen. Außerdem sei das TESSERAE-Habitat leichter zu reparieren als ein aufblasbares Habitat, weil die Kacheln einfach ausgetauscht werden können. Bei aufblasbaren Habitaten könne dagegen ein Riss eine komplizierte Reparatur oder den Austausch der gesamten Hülle bedeuten, sagt sie.
Herausforderungen bei der Gestaltung
Das Aurelia Institut stellt sich vor, dass TESSERAE nach seiner Fertigstellung ganz anders sein wird als das, was wir normalerweise mit Raumstationen wie der ISS sehen: Es soll nicht nur funktional, sondern auch unterhaltsam, zugänglich und komfortabel sein. Der Entwurf enthält skurrile Elemente, die von Hunderten von Interviews mit Astronauten inspiriert wurden. Dazu gehört etwas, das wie eine riesige aufblasbare Seeanemone aussieht, die aus der Wand herausragt. Tatsächlich handelt es sich aber um eine Couch, da es im Weltraum nicht einfach ist, sich hinzulegen. Die Astronauten können sich zwischen die aufblasbaren „Äste“ einklemmen und es sich gemütlich machen.
Es gibt durchaus Zweifel an der Technologie. Vor allem wenn es darum geht, sie in größerem Maßstab einzusetzen. Oliver Jia-Richards, Luft- und Raumfahrtingenieur an der University of Michigan, bezweifelt etwa, ob Aurelias Kombination aus Magneten und Sensoren ausreicht, um größere Kacheln zur Selbstmontage zu bewegen. Um Dinge im Weltraum mit Präzision zu bewegen, ist normalerweise ein Antriebssystem erforderlich. „Wenn sie das schaffen, wäre das ein Durchbruch“, sagt Jia-Richards. Ekblaw sagt, sie schließe die Notwendigkeit eines Antriebs nicht aus.
Die Strukturen, die die Kacheln derzeit bilden können, sind zudem nicht luftdicht und daher nicht für Menschen geeignet, gibt Ekblaw zu. Um das zu ändern, könnte man an den Rändern der Kacheln Verschlüsse anbringen, die sie enger miteinander verbinden würden. Eine andere Idee ist, in der Mitte des Raums einen luftdichten Ballon aufzublasen, in dem Menschen leben können. In diesem Fall wären die Kacheln lediglich ein Exoskelett für eine innere, unter Druck stehende Blase.
Das Team von Aurelia hat gerade die Genehmigung der NASA erhalten, im nächsten Jahr weitere kleine Kacheln zur ISS zu schicken. Dieses Mal sollen es 32 Stück sein. Dann soll sich zeigen, ob man daraus eine ganze kugelförmige Struktur in kleinem Maßstab bauen kann.