Weltraumschrott: Gefährliche Altlasten

Ein Gürtel aus Müll

10 Februar 2009, 800 Kilometer über der Antarktis: Der inaktive Satellit Kosmos 2251 und der noch operierende Satellit Iridium 33 bewegen sich mit einer relativen Geschwindigkeit von 11,6 Kilometern pro Sekunde aufeinander zu und kollidieren schließlich. Der Kontakt zum Satelliten brach ab und man konnte nur noch eine Trümmerwolke beobachten, die sich in alle Richtungen ausbreitet. Bei dieser Kollision entstanden 100.000 Bruchstücke, die groß genug sind an einem Raumfahrzeug erheblichen Schaden anzurichten. Dieser Weltraumschrott umgibt die Erde wie eine Wolke und kann für die Raumfahrt der Zukunft und der Gegenwart ein großes Problem sein, denn schon jetzt stürzen regelmäßig Satelliten, Raumschiffe, Schrottteile und sogar ganze Raumstationen vom Himmel, wie dieses Jahr die chinesische Raumstation Tiangong 1 mit einer Länge von neun Metern. Dennoch gehören solche Objekte zur besseren Sorte, erstens da man sie relativ einfach verfolgen kann und zweitens, da sie wenigstens auf die Erde stürzen

Zwei Schichten Schrott

Der Großteil des Weltraummülls, der die Erde umkreist, befindet sich in zwei Regionen. Eine Vielzahl an Fragmenten umkreist die Erde im erdnahen Orbit in einer Höhe von 200 bis 2.000 Kilometern. Dort wo auch die ISS ihre Bahn zieht und dort wo auch die wichtigsten wissenschaftlichen Satelliten wie zum Beispiel das Hubble-Weltraumteleskop die Erde umkreisen. Da die ISS ihre Bahn in 400 Kilometern Höhe zieht, muss sie immer wieder Ausweichmanöver fliegen, um nicht mit Weltraumschrott zu kollidieren. Kleinere Partikel, etwas solche wie sie bei Kollisionen entstehen treffen die ISS manchmal aber dennoch.

Für die bemannte Raumfahrt ist das ein gewaltiges Problem. Schließlich beginnt gerade ein Zeitalter, in dem der Erdorbit auch zunehmend kommerziell genutzt wird. In einigen Jahrzehnten sind große Forschungslabore und sogar Hotels im Weltraum denkbar. Auch über die Idee eines Weltraumaufzugs wird häufig diskutiert. Im Durchschnitt wäre das Seil eines solchen Aufzugs aber innerhalb eines Monats von einem Schrottteilchen durchschlagen. Für diese innovativen und weiterbringenden Zukunftsprojekte stellt das Schrottproblem eine riesige Herausforderung dar.

Die Zweite Schicht Weltraumschrott findet sich im geostationären Orbit, wesentlich weiter entfernt von der Erde. Bemannte Raumfahrt findet hier derzeit nicht statt, doch es ist ein beliebter Standort für Satelliten und andere unbemannte Raumfahrzeuge.

 

Weltraumschrott - Die Gefahr aus dem All

Weltraumschrott – Die Gefahr aus dem All – eine Infografik von RS Components

Die Entstehung des Schrotts

Weltraumschrott entsteht ständig. Bei jedem neuen Raketenstart bleiben einige der abgesprengten Stufen im Orbit. Einige verglühen sofort wieder in der Atmosphäre, doch einige Stufen verbleiben auch eine Zeit lang im Erdorbit. Würde ein solches Objekt mit der ISS kollidieren, wär´s das gewesen für die Besatzung. Auch inaktive Satelliten werden zu Weltraumschrott, wenn sie nicht rechtzeitig beseitigt werden. Es ist auch schon vorgekommen, dass die Besatzung der ISS ihren Müll auf pragmatische Weise entsorgt hat.

Das Kessler-Syndrom

Doch selbst, wenn ab sofort aufhören würden, Weltraumschrott zu produzieren, wäre das Problem nicht gelöst. Ganz im Gegenteil, ist eine gewisse Menge an Schrott erreicht, würde es sich sogar ohne neuen Müll weiter verschlimmern. Ist eine gewisse Menge an Schrott im Orbit erreicht, wächst die Menge an unkontrollierbaren Fragmenten exponentiell. Denn je mehr Schrottteile, desto mehr Kollisionen. Bei den Kollisionen entstehen weitere Schrottteilchen, die wiederum noch mehr Kollisionen verursachen, die weitere Schrottteilchen freisetzen. Das Kessler-Syndrom ist ein Teufelskreis. An seinem Ende wäre erdnahe Weltraum so verseucht, dass wir Schwierigkeiten hätten, die Erde überhaupt noch zu verlassen. Noch ist dieser Kreislauf nicht im Gang. Doch dort oben gibt es noch so viele Satelliten, dass im Zweifel nur wenige Kollisionen ausreichen, bis der unaufhaltbare Kreislauf beginnt.

Verfolgung des Weltraumschrotts

Zwar ist es keine langfristige Lösung, aber dennoch ist die Verfolgung großer Schrottteile wichtig, vor allem für die ISS, die bei solchen Fragmenten rechtzeitig ausweichen muss.  Doch nur wenige Millimeter große Fragmente können einfach nicht verfolgt werden. Dennoch reicht deren Größe bei den enormen Geschwindigkeiten des Weltraumschrotts aus, um erheblichen Schaden anzurichten – völlig überraschend. So reicht es nicht alleine die mehrere Zentimeter oder sogar größeren Schrottteilchen zu finden, auch gegen kleine Schrottteilchen braucht man eine Strategie, denn gerade die halten sich besonders lang in der Atmosphäre.

Zukünftige Lösungen des Weltraumschrott-Problems

Eine dauerhafte Lösung des Weltraumschrott-Problems muss zwei Aufgaben erfüllen. Neuer Schrott muss vermieden werden und Alter unschädlich gemacht werden. Neuen Schrott zu verhindern wäre eigentlich ganz einfach. Man müsste Satelliten, kurz bevor ihnen der Treibstoff ausgeht entweder in der Atmosphäre verglühen lassen oder in einen sogenannten Friedhofsorbit bringen. Ersteres wird passiert meistens mit Satelliten mit einer erdnahen Umlaufbahn, während Raumflugkörper im geostationären Orbit meistens in einen Friedhofsorbit manövriert werden. Doch noch immer verbleiben defekte Satelliten im erdnahen oder geostationären Orbit und stellen dort eine große Gefahr dar. Würde man solche Satelliten konsequent entweder abstürzen lassen oder in einen Friedhofsorbit bringen, wäre das ein großer Schritt in Richtung der Lösung des Weltraumschrott-Problems. Auch Raketenstufen könnte man zusätzlich gezielt in der Atmosphäre verglühen lassen.

Vernichtung des Weltraumschrotts

Zumindest größere Gefahren wie nicht mehr intakte Satelliten könnte man auch entfernen, in dem man hin fliegt und sie zurück zur Erde bringt. Auf einem Flug könnte man so mehrere Satelliten einfangen. Für eine robotische Mission wäre das allerdings zu komplex und es gibt derzeit kein bemanntes Raumschiff, mit dem sich so etwas machen ließe. Und zusätzlich ist der Weltraum bis auf wenige unverbindliche Verträge auch ein ziemlich rechtsfreier Raum. Kein Staat fühlt sich verantwortlich für den Schrott, den er im Weltraum hinterlässt, außerdem gibt es auch immer mehr private Unternehmen, die im Weltraum aktiv werden. Doch es gibt Lösungen zur Entsorgung des Weltraumschrotts.

Erst im Juni hat Alexander Gersts Team auf der ISS einen Satelliten gestartet. Er soll zu Forschungszwecken zwei kleine Satelliten aussetzen und danach mit einem Netz einfangen. In den kommenden Jahren ist auch eine Mission geplant, in der ein echter inaktiver Satellit angepeilt und beseitigt wird. Dabei soll ein Satelliten den Schrott mit einer Harpune einfangen und zusammen mit ihm in der Atmosphäre verglühen. Ein ganz dringender Kandidat ist der inaktive ESA-Satellit Envisat, der mit acht Tonnen der größte Erdbeobachtungssatellit aller Zeiten.

Ein Projekt für die Zukunft

Die Bekämpfung des Weltraumschrotts steht in den Kinderschuhen, wie man sieht. Allerdings sind die Forschungen an dem Problem sehr wichtig, denn je früher damit begonnen wird den Weltraumschrott unschädlich zu machen, desto besser. In den nächsten Jahren werden Unmengen an Satelliten ins All fliegen, die uns Zugang zu ganz neuen Technologien bieten sollen. Schiffe sollen per Satellit gesteuert werden und auf der ganzen Welt werden die Internetverbindungen immer schneller. Dem entsprechend müssen auch die Missionen zur Bekämpfung von Weltraumschrott bald umgesetzt werden. Laut NASA ist ein einigen Schichten des erdnahen Weltraums die kritische Dichte an Weltraumschrott schon erreicht. In diesen Regionen ist das Kessler-Syndrom nur noch dadurch aufzuhalten, dass man die Dichte wieder verringert, sprich die größten Objekte entfernt und entsorgt.

In 30 bis 40 Jahren könnte diese Dichte im gesamten erdnahen Weltraum erreicht sein. Dann dauert es nur wenige Jahre, bis die Menge an Weltraumschrott zu hoch für irgendwelche Raumfahrtaktivitäten geworden ist. NASA, ESA und andere staatliche Unternehmen ziehen sich aus dem erdnahen Weltraum sowieso zurück. Sie konzentrieren sich mittlerweile auf den Mond und den Mars. Doch die Raufahrt im erdnahen Orbit könnte dennoch eine innovative Zukunft haben. China plant ein weiteres Labor für Grundlagenforschung im Erdorbit. SpaceX und Boeing arbeiten beide an Raumschiffen für den erdnahen Weltraum. Bigelow Aersospace testet Module für Hotels im Erdorbit. Diese Entwicklungen sollten nicht an Weltraumschrott scheitern. Es wäre schade, wenn die Raumfahrt deswegen in den Kinderschuhen stecken bleibt.

Danke fürs Teilen dieses Beitrags.

2 Gedanken zu „Weltraumschrott: Gefährliche Altlasten&8220;

  1. Moin Jason,

    hoch interessant das Thema. Und ebenso beunruhigend.
    Das Problem wird sein, wenn sich niemand verantwortlich fühlt…
    Doch was bedeutet das mittel- bis langfristig? Schon klar, wir kommen nicht mehr raus, aber welche Konsequenzen ergeben sich für dich daraus?

    ach und ein Hinweis: Im Abschnitt „VERFOLGUNG DES WELTRAUMSCHROTTS“ scheinst du nicht ganz fertig geworden zu sein!?

    Viele Grüße, und mach weiter so.

    Chris

    P.S.: Eine Bitte noch. Wäre es dir vielleicht möglich, Verlinkungen so zu setzen, das sich nach dem Anklicken ein neuer Tab öffnet? Danke 🙂

    1. Das bedeutet mittel- bis langfristig, dass wir keine neuen Satelliten ins All schicken können, ohne dass sie in wenigen Monaten kaputt sind. Die Folge wäre ein Kollaps den Internets und damit der gesamten Zivilisation. Innovative Zukunftsprojekte wie Weltraumaufzug oder Weltraumhotels wären unmöglich.

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