SpaceTech braucht Gallium & Germanium: Chinas Exportstopp schockt Markt

Raumfahrt und Rohstoffe – Teil 4

Damit Satelliten Daten zur Erde funken und Raumfahrzeuge exakt navigieren können, braucht es eine hochspezialisierte Elektronik. Auch in dieser finden sich kritische Rohstoffe praktisch in jedem Bauteil, oft unsichtbar für den Endnutzer. Besonders wichtig sind Halbleiter und Solarzellen, die aus Gallium und Germanium gefertigt werden.

Satelliten werden meist mit hocheffizienten Solarzellen auf Basis von Gallium und Germanium betrieben, die einen deutlich höheren Wirkungsgrad erreichen als klassische Silizium-Solarzellen. Dies ist gerade im All ein entscheidender Vorteil, denn hier zählt jedes Watt Leistung ebenso wie jedes Gramm.

Die kritischen Metalle Gallium und Germanium stecken aber auch in den Transistoren, die Signale in Kommunikationsgeräten verstärken und so überhaupt erst eine zuverlässige Datenübertragung über große Entfernungen ermöglichen. Deshalb sind sie für die Weltraumtechnik unverzichtbare Grundstoffe. Wer nicht über sie verfügt, dem bleibt der Weg zu den Sternen versperrt.

Gold für dauerhaft sichere Verbindungen, Seltene Erden für die Navigation

Gold wird in Satellitenschaltkreisen, Steckverbindern und Kontakten eingesetzt, weil es den elektrischen Strom hervorragend leitet und praktisch nicht korrodiert. Diese Eigenschaften sind vor dem Hintergrund der extremen Temperaturschwankungen im All ein entscheidender Vorteil, den Gold gegenüber vielen anderen Metallen hat. Denn ohne verlässliche elektrische Verbindungen wäre die jahrelange, unterbrechungsfreie Kommunikation vieler Satellitenmissionen kaum denkbar.

Für die präzise Ausrichtung von Raumfahrzeugen kommen Magnete aus Seltenen Erden wie Neodym und Samarium zum Einsatz. Sie finden sich in Reaktionsrädern und Steuermomentkreiseln. Letztere halten Satelliten und andere Raumfahrzeuge ohne permanenten Treibstoffverbrauch auf Kurs.

Für die exakte Zeitmessung, wie sie insbesondere Satellitennavigationssysteme benötigen, spielen Quarzkristalle eine wichtige Rolle. Ihre piezoelektrischen Eigenschaften liefern ein stabiles Zeitsignal, wenngleich moderne Navigationssatelliten für die höchste Präzision zusätzlich auf Atomuhren auf Rubidium- oder Cäsiumbasis setzen.

Beryllium und Tantal in Antennen

Für den Bau leichter, aber extrem formstabiler Hochfrequenzantennen wird häufig Beryllium verwendet, das eine präzise Bündelung von Signalen über große Entfernungen ermöglicht. Dieselben Eigenschaften machten das Metall auch zum Werkstoff der Wahl für die Spiegelsegmente des James-Webb-Weltraumteleskops.

Tantal-Kondensatoren wiederum sorgen in der Signalverstärkung für Zuverlässigkeit auch unter den rauen Bedingungen des Weltraums. Beide Elemente stehen beispielhaft dafür, wie sehr die moderne Kommunikationstechnik im Orbit auf einer schmalen Basis seltener Spezialmetalle ruht.

Mit dem rasanten Ausbau großer Satellitenkonstellationen für globales Breitband-Internet steigt der Bedarf an all diesen Materialien spürbar an. Wo früher einzelne, aufwendig gefertigte Satelliten genügten, werden heute tausende baugleiche Einheiten benötigt, die jeweils dieselben Halbleiter, Edelmetalle und Seltene-Erden-Magnete enthalten. Das verändert die Nachfragedynamik am Rohstoffmarkt spürbar und rückt die Versorgungssicherheit bei Gallium, Germanium und den Seltenen Erden zunehmend in den Fokus von Industrie und Politik.

Für Satellitenbetreiber bedeutet das ein zunehmendes Beschaffungsrisiko. Fällt die Lieferung eines einzelnen Spezialrohstoffs aus, kann sich leicht die Fertigung ganzer Satellitengenerationen verzögern. Einige große Betreiber prüfen deshalb inzwischen eigene Lagerbestände kritischer Bauteile sowie langfristige Lieferverträge mit mehreren Herstellern gleichzeitig, um sich gegen dieses Risiko abzusichern.

Aktuelle Preise und Nachfrage

Bei den Elektronikrohstoffen zeigt sich derzeit die wohl dramatischste Preisentwicklung im gesamten Rohstoffsektor. Germanium kostete zuletzt rund 8.600 US-Dollar je Kilogramm. Das entspricht einer Verdopplung gegenüber dem Vorjahr und fast einer Verdreifachung binnen zwei Jahren.

Auch Gallium hat sich außerhalb Chinas nach Marktberichten seit 2023 um bis zu 300 Prozent verteuert. Im Hintergrund stehen die chinesischen Exportkontrollen für beide Metalle. Sie gelten seit August 2023 und wurden seither mehrfach verschärft, da China einen dominierenden Anteil an der weltweiten Förderung und Raffination hält und gleichzeitig nicht zögert, seine beherrschende Marktposition auch als politisches Druckmittel einzusetzen.

Gold, das für korrosionsfreie Kontakte unverzichtbar bleibt, notierte Ende September bei rund 4.282 US-Dollar je Feinunze. Für die eingesetzten Seltenen Erden wie Neodym gibt es keinen einheitlichen Weltmarktpreis, doch auch hier werden die bilateralen Liefervereinbarungen durch chinesische Exportbeschränkungen stark beeinflusst, was selbstverständlich auch auf die Preisbildung nicht ohne Einfluss bleibt.

Insgesamt hat sich die Sorge der Industrie um die Versorgungssicherheit in den letzten Jahren deutlich verschärft. Davon betroffen ist wenig überraschend auch die Luft- und Raumfahrtindustrie, denn ohne diese Rohstoffe steht die Produktion schnell still und für die Kunden gibt es kein GPS und auch keine Satellitenbilder.