Künstlerische Darstellung von Weltraumschrott, der die Erde umkreist. (Bildnachweis: NASA)
Die zunehmende Konzentration von Treibhausgasen führt dazu, dass die obere Atmosphäre dünner wird und ihre Fähigkeit, Weltraumschrott aus der Umlaufbahn zu entfernen, abnimmt. Eine neue Studie legt nahe, dass in den kommenden Jahrzehnten deutlich weniger Satelliten sicher im erdnahen Raum betrieben werden können. Lokale Notfälle durch Weltraumschrott könnten dadurch zur Normalität werden.
Seit den 1990er Jahren ist Wissenschaftlern bekannt, dass komplexe Prozesse in der Erdatmosphäre, die durch den Klimawandel verursacht werden, die Dichte der oberen Schichten der gasförmigen Hülle unseres Planeten verringern könnten. Wenn die obere Atmosphäre dünner wird, erfahren Satelliten und alter Weltraumschrott weniger Widerstand, während sie um die Erde rasen. Dadurch bleiben sie länger im Orbit, und die unteren Regionen des Weltraums werden stärker überfüllt. In den letzten zehn Jahren haben Studien versucht abzuschätzen, wie stark diese atmosphärischen Veränderungen genau jene Satelliten beeinflussen.
Ein Team von Luft- und Raumfahrtingenieuren am Massachusetts Institute of Technology (MIT) hat sich nun intensiver mit diesem Problem befasst und die Auswirkungen des verringerten Luftwiderstands auf die Sicherheit des orbitalen Verkehrs untersucht. Die Ergebnisse sind verblüffend: Bis zum Ende dieses Jahrhunderts könnten einige Umlaufbahnen aufgrund der zunehmenden Menge an Weltraumschrott bis zu 66 % weniger Satelliten sicher aufnehmen als heute.
Die Entdeckung kommt zu einem entscheidenden Zeitpunkt in der Nutzung des Weltraums durch die Menschheit. Mit der rasanten Zunahme großer Satellitenkonstellationen wie SpaceXs Starlink oder Amazons Project Kuiper wird die Anzahl der Satelliten in der Umlaufbahn drastisch ansteigen. Doch die sogenannte „Satellitentragfähigkeit“ des erdnahen Orbits, wie Wissenschaftler sie nennen, wird schrumpfen – es sei denn, die Treibhausgasemissionen werden deutlich reduziert.
Verwandt: Das Kessler-Syndrom und das Problem des Weltraummülls
Die Megakonstellation ist ein neuer Trend, und wir zeigen, dass wir aufgrund des Klimawandels eine reduzierte Kapazität im Orbit haben werden“, sagte Richard Linares, Mitautor der Studie und außerordentlicher Professor am Department of Aeronautics and Astronautics (AeroAstro) des MIT, in einer Erklärung. „Und in bestimmten Regionen nähern wir uns diesem Kapazitätswert bereits heute.“
Die Forscher analysierten die individuellen Orbitalhöhen und stellten fest, dass einige dieser Schalen bereits an die Grenzen ihrer Tragfähigkeit stoßen. Dies könnte lokale Kaskaden von Weltraumschrottkollisionen auslösen. Solche Kaskaden würden weitere Fragmentwolken erzeugen, die die Sicherheit des Orbitalverkehrs weiter verringern würden.
Allerdings ist noch nicht alles verloren: Die Menschheit hat die Möglichkeit, diesen Trend zu stoppen, indem sie sicherstellt, dass die Konzentration von Treibhausgasen in der Atmosphäre nicht weiter ansteigt.
„Unser Umgang mit Treibhausgasen auf der Erde in den letzten 100 Jahren beeinflusst, wie wir Satelliten in den nächsten 100 Jahren betreiben werden“, sagte Linares.
Der Hauptautor der Studie, William Parker, ein Doktorand am AeroAstro-Institut, fügte hinzu: „Die obere Atmosphäre befindet sich in einem fragilen Zustand, da der Klimawandel den Status quo stört. Gleichzeitig hat die Zahl der gestarteten Satelliten massiv zugenommen, insbesondere für die Bereitstellung von Breitband-Internet aus dem All. Wenn wir diese Aktivitäten nicht sorgfältig steuern und unsere Emissionen reduzieren, könnte der Weltraum zu überfüllt werden, was zu mehr Kollisionen und Weltraumschrott führen würde.“
Die Studie wurde am Montag, den 10. März, in der Fachzeitschrift Nature Sustainability veröffentlicht.
