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Eine Illustration eines Satelliten, der in der Erdatmosphäre verglüht (Bildnachweis: Paul Fleet / shutterstock)

Die wachsende Zahl von Raketenstarts und Satelliten, die in der Erdatmosphäre verglühen, könnte die nächste große Umweltkatastrophe der Welt auslösen. Experten bemühen sich darum, die neue Bedrohung zu verstehen, bevor es zu spät ist.

Die Raumfahrtindustrie boomt. In den letzten 15 Jahren hat sich die Zahl der jährlich gestarteten Raketen fast verdreifacht, und die Zahl der Satelliten, die den Planeten umkreisen, hat sich laut Statista verzehnfacht. Die Menge des Weltraummülls – alte Satelliten und verbrauchte Raketenstufen -, die auf die Erde zurückfällt, hat sich in den letzten 10 Jahren verdoppelt. Experten zufolge verdampfen inzwischen jedes Jahr einige hundert Tonnen alter Weltraumschrott in der Atmosphäre.

Und all dies ist erst der Anfang. Bei der Internationalen Fernmeldeunion wurden Frequenzanträge für 1 Million Satelliten eingereicht, und obwohl nicht alle diese Pläne verwirklicht werden dürften, gehen Experten davon aus, dass bis zum Ende dieses Jahrzehnts etwa 100.000 Raumfahrzeuge die Erde umkreisen werden. Die meisten dieser Satelliten werden zu einem der Megakonstellationsprojekte gehören, wie z. B. Starlink von SpaceX, die derzeit geplant oder in Betrieb sind. Bis dahin wird die Menge an Weltraumschrott, die jährlich in der Atmosphäre verglüht, voraussichtlich mehr als 3.300 Tonnen (3.000 metrische Tonnen) erreichen.

Soot und Tonerde

Die meisten Raketen, die heute in Betrieb sind, werden mit fossilen Brennstoffen betrieben und setzen Ruß frei, der Wärme absorbiert und die Temperaturen in den oberen Schichten der Erdatmosphäre erhöhen könnte. Bei der Verbrennung von Satelliten in der Atmosphäre entstehen Aluminiumoxide, die ebenfalls das thermische Gleichgewicht des Planeten verändern können. Beide Arten von Emissionen haben auch das Potenzial, Ozon zu zerstören, das Schutzgas, das gefährliche ultraviolette (UV) Strahlung davon abhält, die Erdoberfläche zu erreichen, so die Studien.

Eine im Juni in der Fachzeitschrift Geophysical Research Letters veröffentlichte Studie ergab, dass die Konzentrationen von Aluminiumoxiden in der Meso- und Stratosphäre – den beiden atmosphärischen Schichten oberhalb der untersten Schicht, der Troposphäre – in den kommenden Jahrzehnten aufgrund der Zunahme des wieder eintretenden Weltraumschrotts um 650 % steigen könnten. Ein solcher Anstieg könnte zu einem „potenziell erheblichen“ Ozonabbau führen, so die Schlussfolgerung der Studie.

Eine andere Studie, die ein Jahr zuvor veröffentlicht wurde und von einem Team der U.S. National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) verfasst wurde, kam zu dem Schluss, dass die erwartete Zunahme der rußproduzierenden Raketenstarts einen ähnlichen Effekt auf den Ozonabbau haben wird.

Eine weitere NOAA-Studie, die im Januar auf einer Konferenz des American Institute of Aeronautics and Astronautics in Florida vorgestellt wurde, kam zu dem Ergebnis, dass der Anstieg der Konzentrationen von Aluminiumoxiden in der Stratosphäre zu „signifikanten Temperaturanomalien“ in der Stratosphäre führen könnte.

Andere Forscher vermuten, dass die metallische Aschewolke, die sich in der Stratosphäre als Folge der Wiedereintritte der Satelliten bildet, das Magnetfeld der Erde stören könnte. Der Satellitenstaub könnte das Magnetfeld schwächen, so die Forscher, wodurch möglicherweise mehr schädliche kosmische Strahlung die Oberfläche des Planeten erreichen könnte.

Einer der Satelliten der Cluster-Konstellation der Europäischen Weltraumorganisation, dargestellt von einem Künstler beim Wiedereintritt in die Erdatmosphäre. (Bildnachweis: ESA)

Hoch oben in der Atmosphäre

Sowohl Raketen als auch einfliegende Satelliten bringen die Luftverschmutzung in höhere Schichten der Atmosphäre, die für bodengebundene Verschmutzer unerreichbar sind. Auch die Emissionen von Flugzeugen bleiben in der Troposphäre. Raketen hingegen stoßen ihre Abgase während ihres Aufstiegs durch die Atmosphärensäule aus.

Sebastian Eastham, ein Forscher für Nachhaltigkeit in der Luft- und Raumfahrt am Imperial College London, sagte gegenüber kosmischeweiten.de, dass die Luftverschmutzung durch Raketen aufgrund der großen Höhe, in der sie ausgestoßen wird, „Neuland“ sei.

„Unser Verständnis für die Folgen einer Emission nimmt ab, je weiter man sich von der Oberfläche entfernt“, so Eastham.

Je höher die Luftverschmutzungspartikel liegen, desto länger bleiben sie in der Atmosphäre und desto mehr Zeit haben sie, um Schaden anzurichten. Aber wie viel mehr Schaden diese Luftverschmutzung in großer Höhe anrichtet, ist ebenfalls unbekannt, fügte Eastham hinzu.

Der Asche von wieder eintretenden Satelliten sammelt sich auch hoch über dem Planeten. Der größte Teil der Masse eines Satelliten verglüht in einer Höhe zwischen 60 und 80 Kilometern, so Minkwan Kim, außerordentlicher Professor für Raumfahrttechnik an der Universität Southampton in Großbritannien. Kim leitet ein von der britischen Raumfahrtbehörde finanziertes internationales Projekt, das die Umweltgefahren beim Wiedereintritt von Satelliten bewerten und Lösungen für das Problem vorschlagen soll.

„Wenn wir die kleinen Partikel in eine sehr große Höhe bringen, bleiben sie dort für eine sehr lange Zeit“, sagte Kim gegenüber kosmischeweiten.de. „Wahrscheinlich 100 Jahre, 200 Jahre.“

Kim und seine Kollegen sind der Meinung, dass die Satellitenbetreiber die Zeit, in der die gefährlichen Partikel in der dünnen Luft der oberen Atmosphäre schweben, verkürzen könnten, indem sie die Wiedereintrittsflugbahn so steuern, dass die Satelliten in geringerer Höhe verglühen.

„Wenn wir sie in geringer Höhe verbrennen, etwa in 20 bis 30 Kilometern, wird das entstehende Metalloxid schließlich auf den Boden fallen“, so Kim.

Die Erforschung der atmosphärischen Auswirkungen von Raketenflügen und der Luftverschmutzung durch Satelliten befindet sich noch in einem frühen Stadium, so Kim. Er betonte jedoch, dass die Raumfahrtindustrie keine Zeit zu verlieren hat. Angesichts der zu erwartenden Zunahme der Zahl der wieder eintretenden Satelliten und der Raketenstarts könnte die Welt bald eine weitere große Umweltkrise erleben.

„Wenn wir jetzt oder in den nächsten fünf Jahren keine Maßnahmen ergreifen, könnte es zu spät sein“, sagte Kim. „Wenn wir früher anfangen, haben wir wahrscheinlich eine bessere Chance, ernsthafte Probleme zu verhindern. Genau wie bei den CO2-Emissionen hätten wir eine bessere Antwort auf die globale Erwärmung, wenn wir früher handeln würden.“

Die Luftverschmutzung durch Raketenflüge und den Wiedereintritt von Satelliten unterliege derzeit keinen Vorschriften, fügte Kim hinzu.

In den USA forderte die gemeinnützige Public Interest Research Groups (PIRG) kürzlich die Federal Communications Commission, die Lizenzen an Satellitenbetreiber vergibt, auf, alle Starts von Megakonstellationssatelliten zu stoppen, bis die Umweltauswirkungen des Wiedereintritts von Satelliten bewertet sind.

Eine seit 1986 geltende Ausnahmeregelung des National Environmental Protection Act bedeutet, dass die FCC vor der Vergabe von Satellitenlizenzen keine Umweltverträglichkeitsprüfungen durchführen muss. Experten sind jedoch der Meinung, dass sich die Dinge in den letzten 40 Jahren geändert haben und die FCC ihre Einstellung zur Umweltverschmutzung durch Satelliten ändern muss.

Diese neuartige Umweltbedrohung liegt auch außerhalb des Geltungsbereichs aller bestehenden internationalen Weltraum- und Umweltschutzabkommen.