Bislang werden fast alle Dinge, die Menschen im Weltraum benötigen, auf der Erde hergestellt und anschließend mit Raketen nach oben gebracht. Doch langsam entsteht ein zweites Modell. Unternehmen und Raumfahrtagenturen untersuchen nicht mehr nur, wie sich Produkte für den Weltraum herstellen lassen. Sie wollen den Weltraum selbst zur Produktionsstätte machen.

Der Grund dafür liegt weniger in zusätzlichem Platz als in den ungewöhnlichen Bedingungen des Orbits. In der Schwerelosigkeit verschwinden Auftrieb und Sedimentation nahezu vollständig. Flüssigkeiten vermischen sich anders, Kristalle wachsen anders und Materialien können Strukturen bilden, die unter irdischer Schwerkraft nur schwer oder überhaupt nicht entstehen. Hinzu kommen das Vakuum des Weltraums und die Möglichkeit, bestimmte Prozesse über längere Zeit unter sehr kontrollierten Bedingungen ablaufen zu lassen. NASA und andere Forschungsorganisationen untersuchen deshalb seit Jahrzehnten, ob sich daraus Produkte entwickeln lassen, deren Herstellung im Orbit tatsächlich einen wirtschaftlichen Vorteil bietet.

Inzwischen geht es dabei längst nicht mehr nur um Experimente auf der Internationalen Raumstation. Unternehmen entwickeln autonome Produktionssatelliten, Rückkehrkapseln und Fertigungsanlagen, die Materialien herstellen und anschließend zur Erde bringen sollen. Damit zeichnet sich erstmals die Möglichkeit einer Industrie ab, deren Fabriken nicht auf einem Gewerbegebiet stehen, sondern mehrere Hundert Kilometer über der Erde kreisen.

Warum sollte man überhaupt im Weltraum produzieren?

Eine Fabrik in den Orbit zu bringen klingt zunächst wirtschaftlich widersinnig. Maschinen, Rohstoffe und Energieversorgung müssen gestartet werden, fertige Produkte benötigen teilweise eine Rückkehrkapsel und jeder Produktionsfehler kann Millionen kosten. Damit sich dieser Aufwand lohnt, muss das fertige Produkt entweder besonders wertvoll sein oder durch die Herstellung in Schwerelosigkeit Eigenschaften erhalten, die auf der Erde kaum erreichbar sind.

Genau hier liegt der entscheidende Unterschied zwischen gewöhnlicher Industrieproduktion und orbitaler Fertigung. Niemand plant, Schrauben, Kunststoffgehäuse oder gewöhnliches Fensterglas im Weltraum herzustellen und anschließend zur Erde zurückzubringen. Interessant sind kleine Mengen extrem hochwertiger Materialien.

In der Schwerelosigkeit fehlen beispielsweise durch Schwerkraft verursachte Strömungen innerhalb von Flüssigkeiten. Partikel sinken nicht einfach nach unten und Stoffe unterschiedlicher Dichte trennen sich weniger stark. Bei Kristallisationsprozessen können Moleküle dadurch gleichmäßiger angeordnet werden. NASA sieht deshalb unter anderem Spezialglas, optische Fasern, Halbleiter, pharmazeutische Kristalle und bestimmte biologische Materialien als besonders interessante Kandidaten für eine kommerzielle Produktion im niedrigen Erdorbit.

Medikamente könnten zu den ersten Produkten aus dem Orbit gehören

Besonders weit fortgeschritten ist die Idee bei pharmazeutischen Produkten. Viele Medikamente bestehen aus Wirkstoffen, deren Kristallstruktur Einfluss darauf haben kann, wie sie verarbeitet, gelagert oder im Körper verabreicht werden können. Unter Schwerelosigkeit lassen sich solche Kristallisationsprozesse anders kontrollieren als auf der Erde.

NASA fördert deshalb unter anderem Verfahren zur Herstellung möglichst gleichmäßiger pharmazeutischer Kristalle. Ziel ist nicht zwangsläufig, komplette Medikamente in großen Mengen im Weltraum zu produzieren. Schon kleine Mengen besonders hochwertiger Kristalle können für Forschung, Entwicklung neuer Formulierungen oder als Ausgangsmaterial für weitere Produktionsprozesse interessant sein.

Wie ernst diese Möglichkeit inzwischen genommen wird, zeigt Varda Space Industries. Das Unternehmen entwickelt autonome Satelliten mit integrierten Produktionssystemen und Rückkehrkapseln. Die Anlagen können Stoffe im Orbit erhitzen, mischen und kontrolliert abkühlen. Anschließend trennt sich die Kapsel vom Satelliten und bringt die hergestellten oder bearbeiteten Materialien zurück zur Erde.

Varda hat bereits mehrere Rückkehrmissionen durchgeführt. Die Mission W 4 startete im Juni 2025 und diente unter anderem einem neuen Verfahren zur pharmazeutischen Verarbeitung. Die Mission endete im Mai 2026. Damit geht die Entwicklung schrittweise von einzelnen Forschungsexperimenten hin zu einer wiederholbaren Infrastruktur für industrielle Prozesse im Orbit.

Noch bedeutet das nicht, dass Medikamente aus dem Weltraum unmittelbar in Apotheken auftauchen werden. Vielmehr entsteht derzeit die technische Grundlage dafür, bestimmte besonders wertvolle Produktionsschritte auszulagern.

Spezialglas und Glasfasern aus der Schwerelosigkeit

Ein zweiter aussichtsreicher Bereich sind optische Fasern. Besonders häufig wird dabei ZBLAN genannt, ein Fluoridglas aus mehreren chemischen Bestandteilen. Solche Materialien können Licht in bestimmten Wellenlängenbereichen besonders gut übertragen und sind deshalb für Telekommunikation, Sensoren, medizinische Laser und andere optische Anwendungen interessant.

Auf der Erde ist die Herstellung hochwertiger Fasern aus solchen Gläsern schwierig. Während das geschmolzene Material abkühlt, können Kristalle entstehen, die die optischen Eigenschaften verschlechtern. In Schwerelosigkeit verändern sich diese Prozesse.

Experimente auf der ISS untersuchen deshalb seit Jahren, ob sich Glasfasern mit weniger Störungen und geringeren optischen Verlusten herstellen lassen. NASA unterstützte unter anderem automatisierte Anlagen zur Produktion solcher Fasern auf der Raumstation.

Aus diesen Experimenten entwickelt sich inzwischen ein möglicher industrieller Prozess. Das Unternehmen Flawless Photonics produzierte nach Angaben eines ESA Programms bereits nahezu zwölf Kilometer hochwertiger ZBLAN Faser auf der ISS und arbeitet nun an einer stärker automatisierten Produktion im niedrigen Erdorbit.

Sollte sich dauerhaft nachweisen lassen, dass solche Fasern Eigenschaften erreichen, die den erheblichen Aufwand des Raumtransports wirtschaftlich rechtfertigen, könnten sie zu den ersten tatsächlich gehandelten Materialien aus orbitaler Serienproduktion gehören.

Werden künftig Halbleiter im Weltraum produziert?

Auch die Halbleiterindustrie interessiert sich für Schwerelosigkeit. Moderne Chips verlangen extrem reine und präzise Materialstrukturen. Schon kleinste Defekte können die Qualität eines Halbleiterwafers beeinträchtigen.

Während der Herstellung auf der Erde beeinflussen Schwerkraft, Konvektion und Sedimentation verschiedene Materialprozesse. Unter Mikrogravitation könnten bestimmte Kristalle und dünne Schichten gleichmäßiger wachsen. NASA hat deshalb mehrere Projekte zur Herstellung und Beschichtung von Halbleitermaterialien gefördert. Dazu gehören autonome Anlagen, mit denen untersucht werden soll, ob sich die Zahl materialbedingter Defekte reduzieren lässt.

In Europa verfolgt unter anderem Space Forge dieses Prinzip. Das britische Unternehmen entwickelt mit ForgeStar eine Plattform, auf der Materialien im Orbit verarbeitet und anschließend zur Erde zurückgebracht werden sollen. ESA berichtete 2026 über Fortschritte des Unternehmens bei Verfahren zur späteren Herstellung von Materialien im Weltraum.

Auch Varda hat seine ursprüngliche Konzentration auf pharmazeutische Prozesse erweitert und eine Zusammenarbeit mit United Semiconductors angekündigt. Ziel sind mehrere Flüge zur Herstellung beziehungsweise Bearbeitung von Halbleitermaterialien im Orbit.

Ob daraus tatsächlich eine wirtschaftliche Halbleiterproduktion entsteht, ist noch offen. Massenprodukte wie gewöhnliche Computerchips werden auf absehbare Zeit kaum aus dem Weltraum kommen. Denkbar sind vielmehr besonders hochwertige Kristalle oder Ausgangsmaterialien, bei denen schon geringe Mengen einen hohen Wert besitzen.

Stammzellen und künstliches Gewebe als Weltraumprodukte

Noch ungewöhnlicher ist die biologische Produktion. Schwerkraft beeinflusst nicht nur Flüssigkeiten und Kristalle, sondern auch das Wachstum menschlicher Zellen und Gewebe.

Auf der Erde benötigen größere dreidimensionale Gewebestrukturen häufig Stützsysteme. Unter Mikrogravitation können sich Zellverbände anders entwickeln, weil ihr eigenes Gewicht die entstehende Struktur kaum verformt. NASA untersucht deshalb unter anderem die Produktion von Stammzellen, biologischen Druckmaterialien, künstlichem Gewebe und proteinbasierten Implantaten.

Ein Forschungsfeld betrifft induzierte pluripotente Stammzellen. Diese Zellen können sich später zu unterschiedlichen spezialisierten Zelltypen entwickeln. Untersuchungen auf der ISS sollen klären, ob sich bestimmte Eigenschaften dieser Zellen in Schwerelosigkeit länger erhalten und größere Mengen kontrollierter produzieren lassen.

Andere Projekte beschäftigen sich mit künstlichem Knorpel, Lebergewebe oder retinalen Implantaten. Noch handelt es sich überwiegend um Forschung und technologische Entwicklung. Sollte sich jedoch zeigen, dass bestimmte Zellprodukte im Orbit zuverlässiger oder in einer auf der Erde schwer erreichbaren Qualität hergestellt werden können, könnte die Biotechnologie zu einem wichtigen Bestandteil der Weltraumwirtschaft werden.

Nicht alle Weltraumfabriken produzieren für die Erde

Zur orbitalen Industrie gehört noch eine zweite Form der Produktion. Dabei werden die hergestellten Gegenstände überhaupt nicht zur Erde zurückgebracht.

Satelliten, Raumstationen und große Teleskope müssen heute so konstruiert werden, dass sie während eines Raketenstarts in eine Nutzlastverkleidung passen. Ihre Größe wird deshalb nicht nur durch technische Anforderungen bestimmt, sondern auch durch die Abmessungen der Rakete.

Werden Strukturen dagegen erst im Orbit hergestellt oder zusammengesetzt, entfällt diese Begrenzung teilweise. Denkbar sind große Antennen, Solaranlagen, Trägerstrukturen und Komponenten künftiger Raumstationen.

ESA fasst diese Entwicklung unter dem Bereich der Fertigung und Montage außerhalb der Erde zusammen. Ein langfristiges Ziel besteht darin, Infrastruktur direkt dort herzustellen, wo sie benötigt wird. Bei Mondmissionen könnten später sogar örtlich vorhandene Rohstoffe genutzt werden. Dadurch müsste weniger Material von der Erde transportiert werden.

Diese Form der Weltraumproduktion folgt einem anderen wirtschaftlichen Prinzip. Während pharmazeutische Kristalle oder Spezialfasern zur Erde zurückgebracht werden müssen, spart die Fertigung von Raumfahrtkomponenten im Orbit gerade den Transport großer fertiger Strukturen von der Erde.

Was verhindert bislang große Fabriken im Orbit?

Der physikalische Vorteil der Schwerelosigkeit allein reicht nicht aus. Entscheidend ist der Preis.

Jedes Kilogramm Rohmaterial muss zunächst gestartet werden. Produktionsanlagen müssen weitgehend automatisch funktionieren, Energie benötigen und Strahlung sowie Temperaturschwankungen aushalten. Bei Produkten für den irdischen Markt kommt anschließend der Rücktransport hinzu.

Deshalb konzentriert sich die Branche derzeit auf Produkte mit hohem Wert bei geringer Masse. Ein kleiner Behälter mit einem wertvollen pharmazeutischen Material ist wirtschaftlich wesentlich interessanter als mehrere Tonnen eines gewöhnlichen Industrieprodukts.

Gleichzeitig sinken durch wiederverwendbare Raketen und häufiger angebotene Mitfluggelegenheiten die Zugangskosten zum Orbit. Parallel entstehen Rückkehrsysteme, mit denen Unternehmen ihre Produkte nicht mehr ausschließlich über bemannte Raumfahrzeuge oder Versorgungskapseln der ISS zurückholen müssen.

NASA verfolgt bereits ausdrücklich das Ziel, aus den bisherigen Demonstrationen langfristig skalierbare kommerzielle Produktionsverfahren zu entwickeln, die nicht dauerhaft von staatlicher Finanzierung abhängig sind.

Wann entstehen die ersten echten Fabriken im Weltraum?

Die entscheidende Veränderung findet möglicherweise bereits statt. Eine Weltraumfabrik muss nicht wie eine große Raumstation mit Hallen, Astronauten und langen Produktionslinien aussehen. Die erste Generation dürfte wesentlich unspektakulärer sein.

Es sind kleine autonome Satelliten mit hoch spezialisierten Maschinen. Sie starten zusammen mit anderen Nutzlasten, führen wochen oder monatelang einen genau definierten Produktionsprozess durch und schicken anschließend eine kleine Kapsel mit dem Ergebnis zur Erde.

Genau dieses Modell wird inzwischen praktisch erprobt. Gleichzeitig entwickeln NASA, ESA und private Unternehmen Verfahren für Glasfasern, Halbleiter, pharmazeutische Wirkstoffe, Kristalle und biologische Materialien. Der Übergang vom Experiment zur Industrie hängt nun vor allem davon ab, ob sich daraus dauerhaft bessere Produkte herstellen lassen und ob deren Mehrwert die Kosten des Raumtransports übersteigt.

Damit könnte sich die wirtschaftliche Bedeutung des niedrigen Erdorbits grundlegend verändern. Bisher war er vor allem ein Ort für Satelliten, Forschung und Raumstationen. Künftig könnte er zusätzlich zu einem Produktionsstandort werden.

Nicht für gewöhnliche Massenware und vermutlich auch nicht für gigantische Fabrikhallen. Der Anfang der orbitalen Industrie dürfte in kleinen Maschinen liegen, die wenige Kilogramm eines Materials herstellen, das auf der Erde besonders wertvoll ist.

Genau darin könnte der entscheidende Vorteil liegen: Die Fabrik der Zukunft muss im Weltraum nicht groß sein. Das Produkt muss nur gut genug sein, dass sich der Weg dorthin lohnt.

Quellen
▪︎ NASA, In Space Production Applications
▪︎ NASA, Applications Within Reach
▪︎ NASA, Previous Awards for In Space Production Applications
▪︎ NASA, Manufacturing and Materials
▪︎ NASA, Optical Fiber Manufacturing on the International Space Station
▪︎ European Space Agency, Off Earth Manufacturing
▪︎ ESA Business in Space Growth Network, Advanced Materials and In Orbit Manufacturing
▪︎ Varda Space Industries, W Series Missions und Microgravity Platform
▪︎ Space Forge, ForgeStar In Space Manufacturing