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Is Germany missing the chance to set new standards in space technology? A German startup finds support in the USA, nothing is moving in Germany. That would be a field of cooperation between the two countries. That could be a point on Chancellor Angela Merkel's speech this week with US President Joe Biden.

For four years a small team of engineers in Germany has been researching the revolutionary further development of space propulsion systems - and has thus achieved a leading position in internationally comparable research in China, Russia and the USA. The start-up Neutron Star Systems in Cologne, financed with its own capital and guarantees, builds on more than 20 years of research on plasma drives at the University of Stuttgart, and more than 60 years worldwide. The decisive leap achieved in weight reduction and increased performance resulted from the use of superconductors in the magnetic coils required for the drive.

The result promises significantly cheaper, lighter and more powerful drives. Instead of the expensive xenon gas previously used as fuel in other drives, this is based Supreme Neutron Star Systems' system on far cheaper argon or ammonia. The plasma generated from the gas is accelerated with the help of an electromagnet to generate thrust. "Supreme is the only electric drive technology whose design is so robust and simple that it can be scaled up to the megawatt level and thus enables cargo and crew missions," the Süddeutsche Zeitung quoted the Neutron-Star co-founder Manuel la Rosa last December Betancourt.

One problem with previous drive technologies is that they reach their limits with high performance and large amounts of freight. Beyond 20 kilowatts of power, the weight of the engine reaches a proportion of the total weight that makes it hardly possible to carry cargo economically. In comparison: A 100 kilowatt drive from NASA weighs around 230 kilograms, a drive with Supreme technology only 70 kilograms. The drives with high-temperature superconductor coils only weigh a quarter of the weight of those with conventional coils. In addition, the system manages with a fraction of the electricity. With four times the strength of the magnetic field, the performance and service life of the drive increase. The weight of the fuel in electric drives is also decisive. You only need a tenth of the weight, which in the case of chemicals can make up around 60 percent of the total weight of the carrier system.

The developers estimate that the completion of an airworthy prototype will take another two years, and the installation for use in space missions another two. According to the team, the costs for this amount to around five million euros for the first step and another ten million euros for the second. The founders lack the necessary capital for this, and without a finished prototype it is usually impossible to sell to industry.

Europas Chance: Strategische Weltraumtechnologie
Neutron Stars successful start-up pitch at Select USA Tech of the US Embassy from June 7th - 11th, 2021 (Image source: Twitter account of the US Embassy)

However, the team led by Marcus Collier-Wright and Manuel de la Rosa Betancourt recently won the “start-up pitch” of the US embassy in Berlin at the beginning of June. With a clear view of the strategic and economic relevance of the new drive technology, there are now specific commitments from investors and government partners in the defense and space sector in the USA. Although classifying the technology as "national security" -relevant would severely limit the founders and would like to continue to rely on the good German research landscape, at the moment the only way open to them is across the Atlantic to build their drive and achieve economic success .

Europas Chance: Strategische Weltraumtechnologie

For years, Neutron Star Systems has not been able to find a clear commitment to promoting their development in Germany. While the industry insists on state funding for the development of the drive, the processing times and selection procedures for such funding are extremely lengthy and the outcome uncertain. Twelve months to a decision is not uncommon, while the now tangible focus on America offered within the next three months would offer a clear perspective.

Die USA haben offensichtlich den Wert der Entwicklung von Neutron Star Systems erkannt. Sowohl China als auch Russland bauen bereits mit einigem Erfolg ähnliche Antriebe nach. Dennoch findet das Start-up bisher weder die staatliche Förderung noch den industriellen Partner, der ein Hierbleiben möglich machte. Vor allem, da in den USA mittlerweile konkrete Schritte und eine klare Strategie zur wirtschaftlichen Umsetzung vorliegen, stellt sich die Situation in Deutschland umso schwieriger dar. Im Idealfall wünscht sich das Gründerteam von Neutron Star Systems, dass parallel in Kooperation mit den USA und in Deutschland gearbeitet werden kann. Dieser Ansatz würde auch hervorragend in die „Combined Space Operations“-Initiative der USA passen, der sich Deutschland 2019 angeschlossen hat. Das ebenfalls dort beteiligte Neuseeland ist ein weiterer möglicher Kooperationspartner, der ein vergleichbares Plasma-Antriebsprojekt mit staatlicher Förderung vorantreibt. Um allerdings eine solche Kooperation von europäischer Seite mit Leben zu füllen, bräuchte es hier in Europa eine ebenso klare finanzielle Planungsgrundlage für Neutron Star Systems, wie es sie nun für die USA gibt. Aktuell droht eher ein vollständiger Weggang aus Deutschland und Europa, und ein Verschwinden der bisherigen technologischen Entwicklung hinter dem „firewall“ US-Amerikanischer „national security.“

Given the critical economic and military dependence on space systems, as well as the enormous economic and strategic opportunities in the development of the Supreme-Antriebs, liegt für Neutron Star Systems und den geopolitischen Wettbewerb im Weltraum ein Vergleich mit der Situation des kleinen Entwicklerteams der deutschen Firma Biontech im letzten Jahr in der Corona-Pandemie nahe. Hätte man dieses Unternehmen ohne eigene deutsche Investitionen damals vollständig in die USA abwandern lassen, wäre statt Impfstoff-Kooperation eher eine verstärkte Impfstoff-Abhängigkeit für Deutschland und Europa daraus erwachsen. Ähnlich liegt es heute bei Neutron Star Systems: Amerika ist zentraler Kooperationspartner für Europa im Weltraum – aber in wirtschaftlicher Sicht auch Konkurrent. Eine Kooperation wird daher umso ausgewogener und für Europa langfristig erfolgversprechender, je mehr es selbst in diese Zusammenarbeit einbringen kann. Die Pionierarbeit eines kleinen Start-ups aus Deutschland, mit revolutionärer Technologie an der Weltspitze, wäre ein strategisch wertvoller Baustein dazu. Allerdings fehlt dazu ein klares Bekenntnis zu dieser Technologie, eine tragfähige Unterstützung durch Partner der Industrie und – wo möglich – staatliche Förderung. Gelingt hier ein „Manöver des letzten Augenblicks“ in Deutschland und Europa, könnte schon beim Besuch der Bundeskanzlerin am 15. Juli in den USA und ihrem Zusammentreffen mit dem amerikanischen Präsidenten Joe Biden eine vertiefende Zusammenarbeit in der Weltraumtechnologie auf der Agenda stehen.

Harald Kujat and Moritz Brake