Asteroidenbergbau

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Asteroidenbergbau (englisch asteroid mining) bezeichnet Konzepte für Abbauverfahren von Rohstoffen im Weltraum.[1][2]

Hintergrund[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Asteroiden, Kometen und Meteoroiden können sehr hohe Konzentrationen u. a. von Edelmetallen oder auch Seltenerdmetallen aufweisen, die möglicherweise in Zukunft für die Rohstoffgewinnung von Bedeutung sind.[3][4][5] M-Asteroiden wie z. B. ein Objekt des Hauptgürtels, der Asteroid (16) Psyche und weitere wie (129) Antigone, (97) Klotho, (21) Lutetia, (55) Pandora, (755) Quintilla sind sehr metallreich. (3554) Amun z. B. besitzt einen hohen Anteil an Metallen der Eisen-Platin-Gruppe und auch viele nichtmetallische Elemente wie Stickstoff, Schwefel und Phosphor.[6] Je nach Beschaffenheit und Dichte könnte schon ein 1-km-Objekt den heutigen Bedarf an Industriemetallen für Jahrzehnte decken.[7][8][9] Viele große und metallreiche Objekte, deren Rohstoffe sehr wertvoll sein könnten, befinden sich im Asteroidengürtel.[10]

Erdnaher Asteroid Eros
Doppel-Asteroid Antiope des äußeren Haupt-Asteroidengürtels (künstlerische Darstellung)
Objektverteilung im Asteroidengürtel

Spektroskopische Untersuchungen von S-Asteroiden wie beispielsweise (387) Aquitania und (980) Anacostia lassen auf Minerale aus der Pyroxengruppe, Olivingruppe und auch auf Spinell oder Chromit schließen.[11][12] Radarastronomische Messungen der Observatorien Arecibo und Goldstone des E-Klasse Asteroiden (44) Nysa zeigen Vorkommen von Enstatit, Forsterit und Pyroxene. Ebenso der Erdbahnkreuzer (3103) Eger scheint aus diesen Komponenten zu bestehen.[13]

Auch V-Asteroiden können für den Weltraumbergbau abbauwürdige Vorkommen aufweisen.[14] Wasser und Eis wurde ebenfalls auf Asteroiden und anderen Himmelskörpern detektiert.[15] Terrestrische Erze, wie sie im Bushveld-Komplex vorkommen, weisen eine Platinmetall-Konzentration von 10 ppm auf, meteoritische Funde zeigen Konzentrationen von 100 ppm.[16] Von den mehr als 5000 (Stand 2012) bekannten terrestrischen Mineralen finden sich etwa 300 in Meteoriten.[17]

Forschung, Konzepte[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Konzepte umfassen zukünftige bemannte Raumfahrtmissionen, aber vor allem unbemannte Missionen, die mittels Robotern etwaige Vorkommen detektieren und automatisiert abbauen.[18][19][20] Auch Sample return missions sind geplant.[21][22] Im September 2011 begann das Keck Institute for Space Studies am Caltech mit einer Machbarkeitsstudie, der Asteroid Retrieval Mission Study. Anfang April 2012 wurde der Endbericht veröffentlicht.[23][24] In der Studie werden Durchführbarkeit und Erfordernisse evaluiert und erforscht, die notwendig wären, einen geeigneten NEA zu finden, mittels Robotertechniken einzufangen und das Objekt für weitere Untersuchungen und Nutzung in Erdnähe zu bringen.[25][26][27]

Im Advanced Space Transportation Program, einem F&E-Programm der NASA, werden fortgeschrittene Raumfahrtsysteme und Antriebstechnologien, u. a. für das Asteroid Mining entwickelt.[28] Im Rahmen eines weiteren Programms erforschen NASA und die Firma Caterpillar zukünftige Bergbau-Technologien, die auf dem Erdmond eingesetzt werden könnten.[29]

Auf zukünftigen Langzeit-, Interplanetaren und interstellaren Raumfahrtmissionen könnten extraterrestrische Ressourcen für die Herstellung von diversen Materialien und Treibstoffen genutzt werden.[30] Dafür wurde der Begriff In-situ Resource Utilization bzw. Extraterrestrial Resource Utilization (dt. etwa Außerirdische Ressourcen Nutzbarmachung) geprägt.[31][32][33] Das Glenn Research Center forscht an Konzepten, um Helium 3 und Wasserstoff direkt aus Atmosphären von Planeten für Raumschiffsantriebe in situ nutzbar zu machen, dies wird als Atmospheric Mining bezeichnet.[34][35]

Forscher untersuchen auch, ob Biomining möglicherweise im Asteroidenbergbau eingesetzt werden könnte.[36] Auch Von-Neumann-Sonden könnten extraterrestrische Rohstoffquellen nutzen.[37] Spuren von Bergbauaktivitäten (targeted asteroid mining) auf anderen Himmelskörpern könnten Hinweise auf technologische Aktivitäten für SETI liefern.[38][39][40]

Im Juli 2012 hielt das Advanced Concepts Team der ESA am ESTEC ein Kolloquium über Asteroid Mining ab.[41] Das NASA Institute for Advanced Concepts („NASA-Institut für Fortgeschrittene Konzepte“, NIAC) kündigte im September 2012 das Projekt RAP (Robotic Asteroid Prospector) an, in dem Möglichkeiten und technische Systemanforderungen für zukünftige Asteroidenbergbau-Missionen untersucht werden.[42]

Am 5. April 2013 kündigte der US-Senator und ehemalige Astronaut Bill Nelson ein 104 Mio. US-Dollar-Projekt der NASA an, die New Asteroid Initiative. Geplant ist, bis 2019 einen geeigneten, kleinen Asteroiden zu finden, mittels Robotersonden einzufangen und das Objekt in einen Mondorbit zu bringen. Bis 2021 sind bemannte Landemissionen mit dem Space Launch System und Orion auf dem Asteroiden vorgesehen, um erforderliche Techniken und Technologien für zukünftige Vorhaben zu testen.[43][44]

Forscher klassifizierten eine Gruppe von vorerst zwölf kleineren Objekten als EROs (Easily Retrievable Objects). Diese erdnahen Asteroiden, wie 2006 RH120, 2010 VQ98, 2007 UN12 und andere, wären aufgrund ihrer Bahndaten mit derzeit verfügbaren Technologien (Stand 2013) erreichbar und könnten in die Nähe von L1/L2 des Erde-Sonne Systems gebracht werden.[45][46] Der Astrophysiker Martin Elvis adaptierte die Drake-Gleichung, um erste Abschätzungen über eine mögliche Anzahl geeigneter Objekte treffen zu können[47] und veröffentlichte Anfang 2014 erste konservative Ergebnisse.[48]

Ende Juni 2014 starteten Planetary Resources und das Citizen-Science-Webportal Zooniverse das Projekt „Asteroid Zoo“, dabei werden Daten aus dem Catalina Sky Survey von der interessierten Allgemeinheit ausgewertet. Ziel der Suche ist es, bislang unbekannte Objekte zu finden, die u. U. in Zukunft für Asteroidenbergbau genutzt werden könnten oder im Falle einer Kollision mit der Erde eine Bedrohung darstellen.[49]

Im September 2016 startete die NASA die Raumsonde OSIRIS-REx um den Asteroiden Bennu zu erkunden.[50] Januar 2017 bestätigte die NASA eine für 2023 geplante Erkundungsmission zum M-Asteroiden Psyche.[51] Im Rahmen des ESA/SNSB/DLR, REXUS-Projektes wurde im März 2017 das Drilling Experiment for Asteroid Mining durchgeführt.[52]

Rechtliche Grundlagen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

→ Hauptartikel: Weltraumrecht

Im November 2013 forderte Robert Bigelow die Federal Aviation Administration auf, den Weltraumvertrag von 1967 abzuändern um zukünftig Eigentums- und Nutzungsrechte für Bergbau auf dem Mond zu ermöglichen.[53]

Im Juli 2014 stellten die US-Politiker Bill Posey und Derek Kilmer einen Antrag auf einen Gesetzentwurf, den American Space Technology for Exploring Resource Opportunities in Deep Space (ASTEROIDS) Act of 2014, der Unternehmungen wie Asteroidenbergbau unterstützt.[54][55] Donna Edwards und andere äußerten Bedenken und wiesen auch auf mögliche weltraumrechtliche Risiken hin.[56][57]

Im Mai 2015 verabschiedete das Repräsentantenhaus der Vereinigten Staaten eine Gesetzesvorlage, die auch Asteroidenbergbau regeln soll, den SPACE Act of 2015.[58][59] Im November 2015 passierte der Entwurf für ein Weltraumbergbaugesetz den US-Senat.[60] Am 25. November unterzeichnete US-Präsident Barack Obama das Gesetz.[61] Kritiker des H.R.2262 - U.S. Commercial Space Launch Competitiveness Act sehen den Weltraumvertrag von 1967 und den Mondvertrag verletzt.[62][63] Der luxemburgische Minister Etienne Schneider stellte einen parlamentarischen Gesetzesvorschlag für ein Weltraumbergbaugesetz für Oktober 2016 und eine Erhöhung der Forschungsgelder in Aussicht.[64] Auch die Vereinigten Arabischen Emirate arbeiten ebenso an einem juristischen Rahmen, Weltraumbergbau zu ermöglichen.[65] Im März 2017 veröffentlichte das International Institute of Space Law eine Studie über weltraumrechtliche Aspekte.[66] Das luxemburgische Chambre des Députés verabschiedete am 13. Juli 2017 ein Gesetz, das den Abbau extraterrestrischer Ressourcen regelt.[67][68] Das Gesetz trat am 1. August 2017 in Kraft.[69] Der Weltraumrechtler Stephan Hobe kritisierte das Vorgehen Luxemburgs und hält das Weltraumbergbaugesetz für völkerrechtswidrig.[70]

Industrielle Entwicklung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Am 24. April 2012 gaben in einer Pressekonferenz im Museum of Flight (Seattle) eine Investorengruppe um Peter Diamandis, Eric Schmidt, Larry Page, James Cameron, Charles Simonyi und anderen die Gründung der Firma Planetary Resources („Planetare Ressourcen“) bekannt.[71][72] Ein Unternehmensziel ist die Detektion von geeigneten, erdnahen Asteroiden mittels Weltraumteleskopen und eine spätere automatisierte Prospektion, Exploration und Abbau der Rohstoffvorkommen, wie z. B. Osmium, Iridium, Platin, Palladium und Wasser durch Roboter-Sonden.[73][74] Vertreter konventioneller Bergbauunternehmen äußerten sich zurückhaltend über die Pläne von Planetary Resources, auch wurden Bedenken über die möglichen Auswirkungen auf die Rohstoffmärkte laut.[75][76] Das experimentelle Projekt Asterank, bewertet Asteroiden aufgrund eines möglichen Materialwertes.[77][78] 2013 verlautbarte Planetary Resources eine Kooperation mit Bechtel Corporation.[79]

Im Januar 2013 gab das US-Unternehmen Deep Space Industries Pläne für Asteroidenbergbau bekannt und kündigte erste Erkundungsmissionen für 2015 an.[80][81]

Im Sommer 2014 schloss die NASA einen Kooperationsvertrag mit den Firmen Planetary Resources und Deep Space Industries.[82]

Auf einer Konferenz über zukunftige Abbaumethoden (Third International Future Mining Conference) im November 2015 wurden die Kosten für ein etwaiges Weltraumbergbauprojekt auf dem Erdmond mit 9 Mrd. USD, auf dem Zwergplaneten (1) Ceres mit Kosten von etwa 27 Mrd. USD beziffert.[83]

Im Februar 2016 kündigte die Regierung von Luxemburg an, gesetzliche Rahmenbedingungen für Asteroidenbergbau zu schaffen und Forschung und Entwicklung in diese Richtung zu fördern.[84][85] In Kooperation mit Deep Space Industries wird die Entwicklung eines kleinen Experimentalraumflugkörpers Prospector-X geplant.[86] Luxemburg finanziert die Initiative mit vorerst 200 Mio. Euro und beabsichtigt erste weltraumrechtliche Rahmenbedingungen bis 2017 zu verwirklichen.[87][88] Einer der Projektberater der luxemburgischen Regierung ist der Astrophysiker Pete Worden.[89] Im Februar 2017 verlautbarten Luxemburg und die Europäische Investitionsbank eine Kooperation.[90]

Weitere Ressourcen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Moon Mineralogy Mapper-Aufnahme des Erdmondes

Auf Monden gibt es natürliche Ressourcen, aus denen beispielsweise Erze gewonnen werden könnten.[91] Auf dem Erdmond ist u. a. Titan, Helium und KREEP vorhanden.[92][93][94] Mit der Mondsonde Clementine wurden lunare Titankonzentrationen kartographiert.[95] In lunaren Basalt aus den Mare-Becken kommt das Mineral Ilmenit vor und kann 15 bis 20 Prozent Titan enthalten.[96][97] Gesteinsproben, die von Apollo 17 zurückgebracht wurden, enthielten bis zu 30 % Titan.[98] Die Mondkruste besteht zu einem großen Teil aus Anorthosit.[99] In den Hochländern finden sich Troktolith und Norit.[100] Lunare pyroklastische Ablagerungen, sog. Dark mantle deposits (DMD) weisen auf mafische Minerale hin, die Blei, Gallium, Kupfer, Zink und andere enthalten.[101] Mehr als 100 DMDs sind bislang bekannt.[102] Eine detailreichere Erforschung und mineralische Kartographierung war mit dem Spektrometer Moon Mineralogy Mapper der Chandrayaan-1-Sonde geplant.[103] Auch für Planeten, wie z. B. dem Mars gibt es Überlegungen die vorhandenen Ressourcen eines Tages für eine Marskolonie zu nutzen.[104][105] Ebenso für die inneren Planeten Venus und Merkur gibt es futuristische Konzepte.[106]

Operative Raumfahrt[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Der für erste orbitale Komponententests vorgesehene Technology-demonstrator Arkyd 3 von Planetary Resources, wurde am 28. Oktober 2014 bei der Explosion einer Antares zerstört.[107] Arkyd 3 Reflight wurde im April 2015 mit SpaceX CRS-6 zur ISS transportiert und wurde im Juli über das Kibō-Airlock in einen LEO gebracht.[108][109] Der Start eines weiteren Testsatelliten Arkyd 6 ist ebenso für 2015 vorgesehen.[110]

Sonstiges[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Das Weltraumrecht befasst sich mit den rechtlichen Aspekten des Weltraumbergbaus.[111][112]

Im Rahmen der Strategic Defense Initiative befassten sich Forscher theoretisch mit der Möglichkeit, Ressourcen auf dem Erdmond und erdnaher Asteroiden nutzbar zu machen.[113][114]

Einige Forscher weisen auch auf mögliche Risiken des Asteroidenbergbaues hin. So besteht beispielsweise die Gefahr, andere Himmelskörper zu kontaminieren: Einerseits durch Vorwärts-Kontamination von Asteroiden durch irdische Lebensformen, aber auch durch Rückwärts-Kontamination mit möglicherweise existierenden, extraterrestrischen Lebensformen.[115][116] Auch die Zunahme von Weltraummüll wird befürchtet.[117]

In der Science-Fiction-Literatur fand die Nutzbarmachung von Asteroiden schon früh Verwendung, erstmals 1898 im Roman Edison’s Conquest of Mars von Garrett P. Serviss.[118] 1903 erwähnte Konstantin Ziolkowski mögliche Asteroiden-Ressourcen in einer Publikation.[119][120] Die Colorado School of Mines bietet ab dem Wintersemester 2017 ein Masterstudium Space Resources an.[121]

Siehe auch[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Bücher[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • John S. Lewis: Mining the sky – untold riches from the asteroids, comets, and planets. Addison-Wesley, Reading 1997, ISBN 0-201-32819-4, deutsch: Unbegrenzte Zukunft. Bettendorf, München 1998, ISBN 3-88498-126-9.
  • Viorel Badescu: Asteroids - prospective energy and material resources. Springer, Berlin 2013, ISBN 978-3-642-39243-6.
  • Ricky Lee: Law and Regulation of Commercial Mining of Minerals in Outer Space. Springer, Dordrecht 2012, ISBN 978-94-007-2038-1.
  • Ram Jakhu,et al.: Space Mining and Its Regulation. Springer, Cham 2016, ISBN 978-3-319-39245-5.
  • Joseph N. Pelton: The New Gold Rush - The Riches of Space Beckon! Springer, Cham 2017, ISBN 978-3-319-39272-1.

Artikel[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

 Commons: Asteroid Mining – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

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  2. ↑ Shane D. Ross: Near-Earth Asteroid Mining. (PDF) esm.vt.edu, abgerufen am 23. April 2011
  3. ↑ Part III: Near-Earth Objects – Resources of Near-Earth Space. nss.org
  4. ↑ The Role of Near-Earth Asteroids in Long-Term Platinum Supply (PDF; 75 kB) nss.org,; Charles L. Gerlach: Profitably Exploiting Near-Earth Object Resources. (PDF; 1,1 MB) abundantplanet.org, abgerufen am 4. Mai 2012
  5. ↑ The Ethics of Planetary Exploration and Colonization discovery.com, abgerufen am 27. April 2011
  6. ↑ Andrea Sommariva: Rationale, Strategies, and Economics for Exploration and Mining of Asteroids. In: Astropolitics. Band 13, Nr. 1, 2. Januar 2015, ISSN 1477-7622, S. 25–42, doi:10.1080/14777622.2015.1014244.
  7. ↑ „Ein 1-km-M-Asteroid könnte den Weltverbrauch an Industriemetallen für Jahrzehnte abdecken.“ in: Arnold Hanslmeier: Einführung in die Astronomie und Astrophysik. Spektrum Akad. Verl., Heidelberg 2002, ISBN 3-8274-1127-0, S. 160.
  8. ↑ Alex Ellery: An introduction to space robotics. Springer, London 2000, ISBN 1-85233-164-X, S. 625, @google books, abgerufen am 28. Oktober 2011
  9. ↑ M-class asteroid @daviddarling.info.
  10. ↑ Florian Freistetter: Asteroid Now - warum die Zukunft der Menschheit in den Sternen liegt. Hanser, München 2015, ISBN 978-3-446-44309-9, Asteroiden nutzen, S. 105–127.
  11. ↑ S-class asteroid daviddarling.info.
  12. ↑ Thomas H. Burbine, et al.: S-asteroids 387 Aquitania and 980 Anacostia – Possible fragments of the breakup of a spinel-bearing parent body with CO3/CV3 affinities. In: Meteoritics. Band 27, Nr. 4, S. 424–434, 1992, bibcode:1992Metic..27..424B
  13. ↑ Christopher Magri, et al.: A radar survey of main-belt asteroids: Arecibo observations of 55 objects during 1999–2003. Icarus 186 (2007) 126–151, echo.jpl.nasa.gov (PDF); und Mainbelt Asteroids: Results of Arecibo and Goldstone Radar Observations of 37 Objects during 1980–1995. bibcode:1999Icar..140..379M
  14. ↑ Geology and Mineralogy of Asteroids and Their Suitability for Mining Activities. in Lee, 2012, S.55ff.
  15. ↑ Arnold Hanslmeier: Water in the Universe. Springer, Dordrecht 2011, ISBN 978-90-481-9984-6, S. 122 ff, @google books abgerufen am 28. September 2012
  16. ↑ Donald K. Yeomans: Near-earth objects – finding them before they find us. Princeton Univ. Press, Princeton 2013, ISBN 978-0-691-14929-5; :„These relatively rich igneous ores have a platinium group metals concentration of 10 parts per million (ppm) or about 10 grams per metric ton. From meteorite evidence, some asteroids have ten times that concentration of platinium group metals, or 100 ppm.“ Mining Near – Earth Objects, S. 102.
  17. ↑ Franz Brandstätter, et al.: Meteoriten – Zeitzeugen der Entstehung des Sonnensystems. Verlag des Naturhistorischen Museums, Wien 2012, ISBN 978-3-902421-68-5, S. 65.
  18. ↑ Edward C. Blair: Asteroids – overview, abstracts and bibliography. Nova Science, New York 2002, ISBN 1-59033-482-5; „Near Earth Asteroid Mining: What and How?“ S. 17, @ google books abgerufen am 27. April 2011
  19. ↑ Alex Ellery: An introduction to space robotics. Springer, London 2000, ISBN 1-85233-164-X, S. 625.
  20. ↑ Ricky Lee: Economic and Technical Prospects of Mining on Celestial Bodies In: ebender: Law and Regulation of Commercial Mining of Minerals in Outer Space. Springer, Dordrecht 2012, ISBN 978-94-007-2038-1, S. 21 ff. google books, abgerufen am 25. April 2012
  21. ↑ Brad R. Blair, et al.: Asteroid Mining Methods. (PDF) SSI Space Manufacturing 14 Conference, NASA Ames Research Center, Oktober 2010, abgerufen am 19. August 2011
  22. ↑ Alan J. Willoughby, et al.: Sample Returns to Enable Asteroid Mining. doi:10.1061/40177(207)113, Abstract
  23. ↑ Asteroid Retrieval Feasibility Study (PDF) nss.org, abgerufen am 21. April 2012
  24. ↑ John R. Brophy, et al.: Asteroid retrieval feasibility. abstract@ ieee.org; Is Asteroid Mining Possible? Study Says Yes, for $2.6 Billion space.com, abgerufen am 13. Juni 2012
  25. ↑ Wie man einen Asteroiden einfängt derstandard.at;, The Plan to Bring an Asteroid to Earth wired.com, abgerufen am 12. Oktober 2011
  26. ↑ Asteroid Retrieval Mission Study caltech.edu; Zaki Hasnain, et al.:Capturing near-Earth asteroids around Earth. In: Acta Astronautica. Band 81, Nr. 2, Dezember 2012, S. 523–531.
  27. ↑ Moving An Asteroid kiss.caltech.edu, Workshop Public Lecture September 2011, abgerufen am 30. Januar 2012
  28. ↑ Advanced Space Transportation Program. nasa.gov, abgerufen am 23. April 2011
  29. ↑ NASA and Caterpillar Inc. partner for Lunar excavation and construction nasa.gov; NASA Plans New Robot Generation to Explore Moon, Asteroids space.com, abgerufen am 26. Juni 2012
  30. ↑ Donald Rapp: Use of Extraterrestrial Resources for Human Space Missions to Moon or Mars. Springer, Berlin 2013, ISBN 978-3-642-44274-2.
  31. ↑ In-Situ Resource Utilization nasa.gov
  32. ↑ Extraterrestrial Resource Utilization eo.ucar.edu, abgerufen am 9. August 2011
  33. ↑ Marc G.Millis, et al.: Frontiers of propulsion science. American Inst. of Aeronautics and Astronautics, Reston 2009, ISBN 978-1-56347-956-4, S.73 ff.
  34. ↑ Outer Planet Mining Vehicle Design Issues Identified and Analyzed; Outer Planet Mining Atmospheric Cruiser Systems Analyzed grc.nasa.gov, abgerufen am 30. Juli 2012
  35. ↑ Mining He-3 from the Gas Giants in: Kelvin F. Long: Deep space propulsion – a roadmap to interstellar flight. Springer, New York 2012, ISBN 978-1-4614-0606-8. S.93ff. @ google books abgerufen am 18. August 2012
  36. ↑ Biomining for In-Situ Resource Utilization (PDF), niac.usra.edu; ‘Biomining’ Microbes Could Extract Minerals From Asteroids nbcnews.com, abgerufen am 3. Februar 2015
  37. ↑ von Neumann probe daviddarling.info
  38. ↑ ET’s Asteroid Mining Activity Should Be Visible From Earth. technologyreview.com
  39. ↑ Ray Villard: Asteroid Forensics May Point to Alien Space Miners. discovery.com
  40. ↑ Duncan Forgan, Martin Elvis: Extrasolar Asteroid Mining as Forensic Evidence for Extraterrestrial Intelligence. In: 1103.5369. 28. Februar 2011, arxiv:1103.5369.
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  42. ↑ Robotic Asteroid Prospector (RAP) Staged from L-1: Start of the Deep Space Economy nasa.gov; Study Looks at Making Asteroid Mining Viable universetoday.com, abgerufen am 28. September 2012
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