Die Illustration eines Künstlers von Weltraumschrott in der Erdumlaufbahn (Bildnachweis: NASA)
Wissenschaftler betonen, dass die Menschheit das wachsende Problem des Weltraumschrotts jetzt angehen muss, bevor es außer Kontrolle gerät.
Die Erdumlaufbahn wird immer voller, sowohl mit aktiven Satelliten als auch mit Trümmerteilen. Es gibt dort oben so viel Zeug, dass es alles andere als alarmistisch ist, sich über das Kessler-Syndrom Sorgen zu machen, ein Alptraumszenario, bei dem eine oder zwei Kollisionen zu vielen weiteren führen, wodurch die Menge an Schrott, die unseren Planeten umkreist, enorm ansteigt.
„Wir müssen ernsthaft darüber nachdenken und erkennen, dass wir, wenn wir nichts unternehmen, in unmittelbarer Gefahr sind, einen ganzen Teil unserer Erdumwelt unbrauchbar zu machen“, sagte Dan Baker, Direktor des Labors für Physik der Atmosphäre und des Weltraums an der Universität von Colorado, Boulder (UC-Boulder), am Mittwoch (11. Dezember) in einer Podiumsdiskussion auf der Tagung 2024 der American Geophysical Union (AGU) in Washington, D.C.
Nach Angaben der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) befinden sich mehr als 10 200 aktive Satelliten in der Erdumlaufbahn. Die meisten dieser Raumfahrzeuge befinden sich in einer niedrigen Erdumlaufbahn (LEO), die etwa 200 bis 2.000 Kilometer über unserem Planeten liegt.
Die meisten dieser LEO-Satelliten – etwa 6.800 – gehören zu einer einzigen Konstellation: Das Starlink-Breitbandnetz von SpaceX.
Die Zahl der Satelliten wächst ständig, und schon bald könnte die Zahl unvorstellbar hoch werden. SpaceX zum Beispiel möchte, dass das Starlink-Netzwerk irgendwann mehr als 40.000 Raumfahrzeuge beherbergt.
Auch andere Akteure wollen ihre eigenen Breitbandkonstellationen im LEO aufbauen. China hat mit dem Aufbau seiner Megakonstellation Qianfan („Thousand Sails“) begonnen, die, wenn alles nach Plan läuft, etwa 14.000 Satelliten umfassen wird. Darüber hinaus beabsichtigt Amazon, sein eigenes LEO-Breitbandnetz mit 3.200 Satelliten aufzubauen, das Projekt Kuiper.
Und das sind nur die aktiven Satelliten; die Menge des Schrotts in der Erdumlaufbahn ist viel höher. So schätzt die ESA, dass etwa 40 500 Trümmerobjekte mit einer Größe von mindestens 10 Zentimetern um unseren Planeten kreisen. Die Weltraummüllpopulation umfasst weitere 1,1 Millionen Objekte mit einer Breite von 1 bis 10 cm (0,4 bis 4 Zoll) und 130 Millionen Objekte im Bereich von 1 Millimeter bis 0,4 Zoll.
Selbst diese winzigen Fragmente können einem Satelliten oder einem anderen Raumfahrzeug erheblichen Schaden zufügen, wenn man bedenkt, wie schnell sich Objekte in der Umlaufbahn bewegen. In der durchschnittlichen Höhe der Internationalen Raumstation von 400 km (250 Meilen) beträgt die Umlaufgeschwindigkeit beispielsweise 28.160 km/h (17.500 mph).
Diese Splitter sind zu klein, um sie mit bodengestützten Radargeräten zu erfassen. Das ist eine Schande, sagen die Wissenschaftler – und nicht nur, weil die Splitter potenziell gefährlich sind.
„Wenn das Kessler-Syndrom auftritt und wir eine Art Kaskade von Kollisionen sehen, werden wir es zuerst in den kleinsten Körnern sehen“, sagte der Weltraumplasmaphysiker David Malaspina, ein Assistenzprofessor an der UC-Boulder, am Mittwoch auf dem AGU-Panel. „Sie sind unser Kanarienvogel in der Kohlenmine.“
Es ist schwierig, das Risiko des Kessler-Syndroms zu quantifizieren, sagten Malaspina und andere Diskussionsteilnehmer, weil die orbitale Umgebung auf mehreren Ebenen dynamisch ist.
Zunächst einmal wächst die Zahl der Orbitalbewohner ständig, da Raketen immer mehr Satelliten in den Weltraum schießen, so dass Berechnungen in der Regel veraltet sind, sobald sie erstellt wurden. Und die Erdatmosphäre, die LEO-Satelliten durch Reibung langsam nach unten zieht, verändert sich ebenfalls – sie dehnt sich zum Beispiel als Reaktion auf eine erhöhte Sonnenaktivität aus.
Wie zu erwarten, haben diese Satelliten immer mehr enge Begegnungen miteinander und mit Trümmerteilen. Laut Thomas Berger, Direktor des Space Weather Technology Research and Education Center der UC-Boulder, gibt es im LEO im Durchschnitt etwa 1.000 Kollisionswarnungen pro Tag.
„Für die Satellitenbetreiber wird es also immer schwieriger zu entscheiden, welche dieser Warnungen wichtig sind und welche sie beachten müssen“, sagte Berger am Mittwoch auf dem AGU-Panel.
Die große Mehrheit dieser Warnungen betrifft Starlink-Satelliten, die alles andere als leichte Beute sind. Diese Raumfahrzeuge nutzen die bordeigene Software, um möglicherweise bedenkliche Begegnungen zu erkennen und bei Bedarf Ausweichmanöver durchzuführen.
Aber nicht jeder Satellit, der die Umlaufbahn erreicht, ist dazu in der Lage; es gibt keine weltweit durchsetzbaren Regeln, die ein verantwortungsvolles Verhalten der Satellitenbetreiber vorschreiben. Dieses Regelungsvakuum führt zu einer „Tragödie der Allmende“, so Baker.
„Vereinfacht ausgedrückt, besteht die Tragödie der Allmende darin, dass Individuen, die rational und individuell nach ihrem eigenen Interesse handeln, eine gemeinsame Ressource aufbrauchen, auch wenn dies den Interessen der Gruppe zuwiderläuft“, sagte er. „Und ich glaube, dass wir die Tragödie der Allmende im erdnahen Orbit direkt vor unseren Augen beobachten können.
Einige der Ressourcen, die erschöpft werden, sind wissenschaftlicher Natur, betonte Baker und wies darauf hin, dass große Satellitenpopulationen die Beobachtungen von Teleskopen mit sichtbarem Licht und Radioteleskopen beeinträchtigen können. Andere sind kultureller oder gesellschaftlicher Natur – zum Beispiel die Freude der Menschen an einem dunklen Nachthimmel.
Baker ist der Meinung, dass die Vereinigten Staaten die Führung bei der Einführung von Richtlinien übernehmen sollten, die dazu beitragen könnten, das Kessler-Syndrom und die Tragödie der erdnahen Allmende zu verhindern. Es gibt einige Fortschritte in diesem Bereich, so Baker, der auf die jüngste Einführung des überparteilichen Orbital Sustainability Act (ORBITS) im Kongress hinweist.
„Ich denke, es beginnt zu Hause, und ich glaube, dass wir alle unsere Rolle spielen müssen“, sagte Baker.
