Das vierte Thema von „Die Welt durch Patente“ ist die Raumfahrt.
Das Europäische Patentamt (EPA) und das Europäische Institut für Weltraumpolitik (ESPI) veröffentlichten gemeinsam mit der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) den Bericht Propulsion systems for space. Er analysiert zwanzig Jahre Patente für Raumfahrtantriebe von 2003 bis 2022 und umfasst 4.559 Patentfamilien bei 52 Patentämtern mit Anmeldern aus 43 Ländern.
Dass ich unter den Raumfahrttechnologien den Antrieb ausgewählt habe, hat einen Grund. Ob Trägerrakete, Satellit oder Dienstleistung im Orbit: Um etwas im All zu bewegen oder überhaupt erst in eine Umlaufbahn zu bringen, braucht man Antriebstechnik. Sie ist eine grundlegende Technologie und ein hervorragender Indikator, um die Landschaft zu erfassen.
📈 Gesamtzahl der Anmeldungen
Patente für Raumfahrtantriebe wuchsen in den vergangenen zwanzig Jahren im Jahresdurchschnitt um 9%, besonders deutlich seit 2011.
Im gleichen Zeitraum nahm auch die Zahl tatsächlicher Starts zu. Die jährlichen Satellitenstarts stiegen von rund 300 auf mehr als 2.800 im Jahr 2023. Der Markt soll sich von etwa 9,2 Milliarden Euro 2022 bis 2030 auf bis zu das Dreifache vergrößern.
Dass Starts und Patente parallel zunehmen, zeigt: Das Gebiet ist über Laborexperimente hinausgewachsen und bereits ein Markt geworden.
🌏 Nationale Anmeldemuster
Die Länderlandschaft ähnelt dem Bild aus dem vorigen Beitrag zu globaler IP in Zahlen. Bei der Menge liegt China klar vorn: 38% der kumulierten Patente und 65% allein im Jahr 2022 entfallen auf chinesische Anmelder.
Bei internationalen Patentfamilien, die in mehreren Ländern angemeldet werden, liegen die Anteile dagegen bei 43% für die USA, 17% für Deutschland, 11% für Frankreich, je 6% für China und Südkorea und 5% für Japan. Chinas explosionsartiges Anmeldewachstum bleibt also größtenteils im Inland.
Patentzitate verdeutlichen den Unterschied. Die USA sind mit Abstand der größte Technologiegeber, dessen Patente in anderen Ländern zitiert werden, gefolgt von Frankreich, Japan, Deutschland und Kanada. Chinesische Patente werden dagegen vor allem unter inländischen Anmeldern wechselseitig zitiert; grenzüberschreitende Zitate sind noch gering. China führt bei der Menge, doch die Verbreitung technologischen Einflusses bleibt auf die USA und Europa konzentriert.
Auch die Anmelder zeigen die jeweiligen Industriestrukturen:
⚡ Die technologische Landschaft
Die wichtigsten Raumfahrtantriebe lassen sich in drei Gruppen gliedern: chemische, elektrische und nukleare Antriebe.
Chemische Antriebe, darunter Flüssigkeits-, Feststoff- und Hybridantriebe, waren lange der Standard. Typische Treibstoffe und Oxidationsmittel für Flüssigkeitsantriebe sind flüssiger Wasserstoff (LH2), flüssiger Sauerstoff (LOX) und Hydrazin (N2H4). Feststoffantriebe nutzen üblicherweise ein festes Gemisch aus selbstverbrennendem Treibstoff und Oxidationsmittel, vor allem in Boostern oder Hauptantrieben von Trägersystemen.
Zuletzt begann sich die Lage zu verändern. Bei internationalen Anmeldungen überholten elektrische Antriebe im Zeitraum 2013–2017 die chemischen. Patente für elektrische Antriebe wuchsen über zwanzig Jahre durchschnittlich um 10% jährlich. 2022 stammten 67% der Patente dieses Gebiets von chinesischen Anmeldern.
Ein Grund sind Fortschritte bei Solarzellen. Die Leistung pro Gewicht von Satellitensolarzellen stieg in 25 Jahren von 30 W/kg auf 100 W/kg, also auf mehr als das Dreifache. Dadurch wurden elektrische Antriebe erheblich praktikabler.
Ein weiterer Punkt ist interessant: Chemische Antriebspatente wachsen nahezu parallel zur Zahl der Starts, bleiben neuerdings aber auffällig hinter dem Marktwachstum zurück. Der größte Akteur SpaceX, der 2023 für 43% aller Starts verantwortlich war, meldet nämlich kaum Patente für Trägertechnologien an. Offenbar setzt er auf Geschäftsgeheimnisse und Umsetzungsgeschwindigkeit statt auf Schutz durch Offenlegung im Patent. Das erinnert daran, dass Patentdaten nicht die ganze Branche zeigen.
Als dritter Bewerber rückt der Nuklearantrieb ins Blickfeld. Die absoluten Zahlen sind klein, doch im Wettbewerb der Mondforschung zwischen dem US-geführten Artemis-Lager und dem chinesisch geführten Lager der International Lunar Research Station (ILRS) gilt er als neues Konfliktfeld.
Die USA führten dieses Gebiet lange an. 2022 überholten Chinas Anmeldungen für Nuklearantriebe erstmals die amerikanischen. Bemerkenswert ist auch, dass Russland trotz seiner langen Tradition seit 2010 praktisch keine Anmeldungen mehr verzeichnet.
🛰️ Umlaufbahnen sind endlich
Wechseln wir den Blickwinkel. Derzeit werden riesige Satellitenkonstellationen wie Starlink mit etwa 42.000 geplanten Satelliten, Chinas Guowang mit rund 13.000 und G60 mit rund 12.000 ins All gebracht. Starlink sorgte zuletzt für Kontroversen, als es bei der US-Kommunikationsbehörde FCC die Genehmigung für eine Million Satelliten beantragte.
Eine Verdichtung der Umlaufbahnen lässt das Kollisionsrisiko exponentiell steigen. Das zentrale Gegenmittel ist letztlich die Manövrierfähigkeit der Satelliten selbst, also ihr Antriebssystem. Neuere Antriebspatente betreffen deshalb nicht nur größere Reichweiten, sondern sichere, präzise Bewegung: Bahnhaltung, Deorbiting und Kollisionsvermeidung.
Entsprechend nehmen neue Technologien zu, etwa atmosphärenatmende elektrische Antriebe (ABEP), die in sehr niedrigen Erdumlaufbahnen Umgebungsgase statt mitgeführten Treibstoff nutzen, oder strahlungsbasierte Antriebe, bei denen Laser vom Boden oder aus dem Orbit die Bahn verändern.
🧭 Abschließende Gedanken
Bei Raumfahrtantrieben denken wir zuerst an den Mars oder darüber hinaus. Folgt man den Patentdaten, findet der eigentliche Wettbewerb viel näher statt: in der niedrigen Erdumlaufbahn.
Der Weltraumvertrag von 1967 schloss Hoheitsansprüche von Staaten auf den Mond und andere Himmelskörper ausdrücklich aus. Eigentumsansprüche auf weit entfernte Orte wurden also früh untersagt. Umlaufbahnen und Frequenzen in Erdnähe werden dagegen über die Internationale Fernmeldeunion (ITU) koordiniert, wobei im Allgemeinen der erste Antragsteller Vorrang erhält.
Insofern erinnert das Geschehen im niedrigen Erdorbit an die Zeit der Entdeckungsfahrten oder die Erschließung des amerikanischen Westens. Wer Kapital und Technik besitzt, setzt zuerst seine Flagge und sichert sich einen Platz.
Der Orbit ist eine endliche Ressource. Nutzbare Höhen und Bahnebenen sind begrenzt. Die Vorteile früher Besetzung sind erheblich: Spätere Anbieter werden in bei Latenz oder Energieeffizienz ungünstigere Höhen gedrängt und müssen zusätzlich Kollisionsvermeidungsmanöver bewältigen. Mit wachsender Konstellation verbessern sich Abdeckung und Dienstqualität; ein entstandener Abstand lässt sich schwer schließen.
Frühe Orbitalbesetzung ist damit mehr als die bloße Sicherung eines Platzes. Sie schafft eine Struktur, die die Kosten späterer Anbieter fortlaufend erhöht.
Astronomen sorgen sich inzwischen über Satellitenspuren in Aufnahmen des Nachthimmels. Für manche sind es hilfreiche Lichter, die Kommunikation ermöglichen; für andere Hindernisse bei der Beobachtung. Dass wir im selben Himmel so Verschiedenes sehen, ist erst in den letzten Jahren entstanden.
Wenn Sie das nächste Mal zum Nachthimmel blicken, denken Sie vielleicht daran, dass es dort oben viel voller ist, als es scheint — und welche Technologien gerade um diese engen Plätze konkurrieren.
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