Ruimtevaart podcast transcript s01e04 - Grondstoffen uit de Ruimte
Zo klonken de stoomtreinen uit de tijd van de goldrush in de midwest van de verenigde Staten in het midden van de 19de eeuw. Goud was het schaarse materiaal waarin alles van waarde werd uitgedrukt. Het is fascinerend te beseffen dat al dat goud, samen met vrijwel alle materialen die we om ons heen tegenkomen op Aarde, oorspronkelijk is ontstaan in gewelddadige explosies van sterren die het leven lieten voordat onze ster, de Zon aan het firnament verscheen, zo’n 4.6 miljard jaar geleden. De zon ontstond vanuit zo’n explosie wolk, die uiteindelijk samentrok onder haar eigen zwaartekracht. Door de enorme druk die ontstond kwamen kernfusieprocessen op gang, die ons tot op de dag van vandaag gelukkig in leven houden op Aarde met licht en warmte.
In diezelfde wolk vond je vrijwel alle elementen terug die we nu kennen van de scheikunde les, waaronder dus ook dat goud. De theorie is dat die brokstukken samenklonterden, en de planeten en asteroides hebben gevormd.
Je kunt je dan afvragen, waarom je al dat hemelse goud nu niet terugvindt, gelijk verdeeld over de Aarde? Het antwoord is simpel, door vulkanisme en het verschuiven van de aardplaten, werden alle zware metalen op het Aardse oppervlak uiteindelijk naar het binnenste van de Aarde vervoerd, en alle lichte materialen, zoals silicaten, komen uiteindelijk aan het oppervlak te liggen.
Er zijn een gelimiteerd aantal plekken op Aarde, die redelijk gevrijwaard zijn van vulkanisme en plaattectoniek en dus vrij oud zijn. Op deze plekken vinden we er van oorsprong Goud, maar ook Goud dat zijn oorsprong heeft van asteroides die ergens de afgelopen 4 miljard jaar geleden zijn ingeslagen op dergelijke plekken. Dit zijn de plekken waar je dus goud vindt, maar ook zilver en de platina groep metalen zoals iridium, ruthenium, palladium en rhodium. Deze laatste elementen zegt U waarschijnlijk niets maar deels komt dit door de schaarsheid van deze materialen. Er zijn legio toepassingen voor deze materialen, alleen zijn ze veelal te kostbaar om op grote schaal voor te gebruiken.
Neem bijvoorbeeld Rhodium. Rhodium wordt primair gebruikt in legeringen om platina en palladium te harden.Dergelijke legeringen worden gebruikt in industriële ovens, thermokoppels, trekstenen voor produktie van glasfiber, electrodes voor bougies in de luchtvaart en voor speciale laboratorium-toepassingen. Het is geschikt als electrische geleider door zijn lage electrische weerstand en het is zeer corrosiebestendig.
Helaas wordt er jaarlijks maar 10.000 kg van gevonden op Aarde. Enorm schaars dus, en dat betekent een zeer hoge prijs.
Sinds het begin van het ruimtevaart tijdperk, dit jaar zo’n 70 jaar jong sinds de lancering van de sputnik op 4 oktober 1957, wordt er in ruimtevaartkringen druk onderzoek gedaan of het niet mogelijk is om een aantal van asteroides, die rijkelijk gevuld zijn met schaarse metalen, te gaan mijnen. Waarom zou je immers wachten tot ze op je hoofd vallen?
Inmiddels zijn er een aantal bedrijven die er serieuze business in zien. Natuurlijk van Amerikaanse origine zoals verwacht kan worden van echte cowboys die op zoek zijn naar een goldrush. Planetary Resources is waarschijnlijk het verst in hun ontwikkeling. Met een rijkelijk gevulde kas, gespekt door een aantal rijke investeerders, waaronder een aantal Google directeuren, zijn ze druk met het ontwikkelen van alle technologieen die nodig zijn om uiteindelijk een asteroide te gaan bezoeken om deze te ontdoen van haar natuurlijke hulpbronnen.
Mag dit eigenlijk zomaar, kunt U zich afvragen? Nou, het antwoord is eigenlijk Nee, als we de outer space treaty van de Verenigde Naties er op na lezen. Dit document, dat door vrijwel alle ruimtevaart naties is ondertekent, stelt dat landen, en daarmee haar bedrijven en rechtspersonen, geen eigendomsclaim kunnen leggen buiten het territoriaal gebied op Aarde. De Verenigde Staten heeft inmiddels een wet opgesteld waarbij zij haar bedrijven en rechtspersonen, de juridische mogelijkheden verschaft om tegen de outer space treaty in, toch business te kunnen gaan maken met Asteroides.
Hoe deze juridische strijd gaat aflopen is nog onduidelijk. Aan de ene kant vind ik het een goede zaak om onontgonnen gebied, zoals Antarctica, de zeebodem, en ook hemellichamen te beschermen tegen de Aardse gulzigheid. Daarnaast is het ook zeker goed om te voorkomen dat er straks in de ruimte nieuwe oorlogen gevoerd gaan worden, zoals we nu eigenlijk ook doen rond olievelden op Aarde.
Aan de andere kant zou een verbod ook weer niet bevorderlijk zijn voor de innovatie en de ondernemersgeest in de ruimte. Ook is het omniversum zo onmetelijk groot, en is daar zo’n ongelooflijke overvloed aan materiaal aanwezig dat het aan banden willen leggen daarvan, een beetje kinderachtig kan lijken.
Waar we in ieder geval niet bang voor hoeven te zijn, is dat al dat materiaal dat in de ruimte gemijnd wordt, terug naar Aarde moet gaan komen, en de economie hier op Aarde in de war schopt. Misschien is er nog een businesscase te bedenken voor het schaarse Rhodium, maar voor Goud en Zilver zijn de kosten om een vrachtschip ongeschonden terug op Aarde te krijgen vele malen hoger dan de kosten zijn, om de laatste restjes goud en zilver uit de aardkorst te peuteren.
Nee, al dat materiaal gaat uiteindelijk gebruikt worden om een nieuwe economie te starten in de ruimte. Het is al de droom van ondernemers als Elon Musk van SpaceX en Tesla, en Jeff Bezos van Blue Origin en Amazon.com om grote groepen mensen in de ruimte en op Mars te laten wonen. Al deze logistiek heeft woonmodules, raketbrandstof en allerhande materialen nodig om te kunnen floreren. Het idee is dat dit dus allemaal afkomstig is uit de ruimte zelf, in plaats van dit mee te nemen vanaf de Aarde. Dat laatste is namelijk ontzettend lastig ivm de diepe zwaartekrachtsput die de Aarde eigenlijk is.
Uiteindelijk worden er in een verre toekomst grote satellieten gebouwd van asteroide materiaal, die velden met zonnepanelen hebben. De zonne-energie die daarmee wordt opgewekt, kan naar de Aarde worden gestraald met microgolfstraling, onschadelijk voor mens en dier. Als dit werkelijkheid wordt ergens de volgende eeuw, is er een overvloed van energie op Aarde en kunnen we echt stoppen met het leegzuigen van de oliehoudende lagen in de aardkorst. Een mogelijke spelbreker voor dit scenario zou wel eens een materiaal kunnen zijn, dat vrijwel niet op Aarde voorkomt: Helium-3. Dit edelgas, waarvan wij het isotoop broertje goed kennen in de vorm van Helium-4, kennen we van feestjes, want als je het inademt en daarna gaat spreken, lijkt Donald Duck bezit van je te hebben genomen.
Helium-3 kan echter in aanzienlijke hoeveelheden worden gewonnen op het maanoppervlak, omdat de zon nogal wat van dit materiaal uitspuwt en door gebrek van een atmosfeer op de Maan, wordt Helium-3 tijdens het miljardenjaren durende bombardement in de bovenste laag van de Maan ingekapselt.
Maar wat kun je dan doen met Helium-3? Nou, als je nog een fusiereactor hebt staan kun je van 1 kg van het spul, een energie opwekken ter waarde van 30 miljoen euro, als je rekent met 10 eurocent per KwH.
Maar goed, weer even met beide voeten op Aarde. Een operationele fusiereactor bestaat nog niet, die is al decennia lang, over 25 jaar klaar. Men is in het Franse Caderache echter wel al druk bezig om met het ambitieuze ITER project, zo’n reactor te bouwen. Bijkomende issue is dat ze deze fusiereactor eerst bouwen voor een fusiereactie van tritium en deuterium, en dat is al lastig genoeg. Een fusiereactor voor Helium-3 zou nog een orde moeilijker zijn, al produceert het daarna wel heeel veel energie.
Uiteindelijk zijn grondstoffen uit de ruimte dus nog best ver weg. Ongetwijfeld wordt het eerste materiaal dat echt een businesscase gaat worden in de ruimte, iets wat op Aarde behoorlijk voorradig is en dat is water. Dit simpele materiaal is bron van het leven en noodzakelijk voor het in leven houden van planten en dieren. Daarnaast kan het worden gesplitst in waterstof en zuurstof, wat weer een hele fijne raketbrandstof is. Ook is het een materiaal waarmee een zeer goed stralingsschild gemaakt kan worden.
Water is ook weer goed voorradig in de ruimte. De meest toegankelijke plek in het universum zijn waarschijnlijk kraters op de Maan, waar nooit zonlicht in komt. Dit zijn plekken bij uitstek waar volatiele resten van komeet- en asteroide inslagen op de Maan zich concentreren. Denk daar nog maar es over na, als U weer eens een slokje uit de kraan neemt.
