ISRU (In-Situ Resource Utilization)

In-Situ Resource Utilization (ISRU) ist das Konzept, Rohstoffe auf anderen Himmelskörpern direkt zu gewinnen und zu nutzen, statt sie von der Erde mitzubringen. Angesichts der Kosten von rund 10.000–50.000 Dollar pro Kilogramm, das in den Weltraum transportiert wird, ist ISRU für jede langfristige Präsenz jenseits der Erde unverzichtbar.

Das Experiment MOXIE (Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment) auf dem Perseverance-Rover demonstrierte erstmals ISRU auf einem anderen Planeten. Zwischen 2021 und 2023 produzierte MOXIE insgesamt 122 Gramm Sauerstoff aus der Mars-Atmosphäre (96 % CO₂) mittels Festoxid-Elektrolyse bei 800 °C. Ein 200-fach skaliertes System könnte genug Sauerstoff für Atemluft und Raketentreibstoff einer bemannten Mission erzeugen.

Weitere ISRU-Anwendungen: Auf dem Mond soll Wassereis aus permanent beschatteten Kratern am Südpol gewonnen werden (Artemis-Programm). Aus Mondregolith kann Sauerstoff extrahiert werden. Auf dem Mars könnte Wasser aus dem Permafrost gewonnen und per Elektrolyse in Sauerstoff und Wasserstoff (Raketentreibstoff) gespalten werden.

3D-Druck mit lokalem Material (Regolith-basiertes Bauen) wird ebenfalls als ISRU-Anwendung erforscht, für Habitat-Konstruktion ohne den Transport schwerer Baumaterialien von der Erde.

Gerade die Logik des Treibstoffs macht ISRU zur vielleicht wichtigsten Technologie für die dauerhafte Erschließung des Sonnensystems. Ein Raumschiff, das vom Mars zurückkehren will, müsste den Treibstoff für den Rückflug entweder von der Erde mitbringen, was die Startmasse vervielfacht, oder vor Ort herstellen. Genau deshalb plant man, aus der kohlendioxidreichen Marsatmosphäre und aus Wassereis im Boden Sauerstoff und Methan zu gewinnen und so direkt auf dem Mars zu betanken. MOXIE hat den ersten kleinen Schritt dieser Idee bereits unter realen Marsbedingungen demonstriert. Auf dem Mond zielt das Interesse vor allem auf das Wassereis in den dauerhaft beschatteten Polkratern, das sich in Atemluft, Trinkwasser und Raketentreibstoff verwandeln ließe. ISRU verschiebt damit das ganze Paradigma der Raumfahrt: weg vom Modell, alles Nötige in einem einzigen gewaltigen Start mitzuschleppen, hin zu einer Infrastruktur, die unterwegs aus lokalen Ressourcen schöpft. Ohne diesen Wandel bleibt eine sich selbst tragende Präsenz auf anderen Welten wirtschaftlich kaum vorstellbar.