Wird der erdnahe Weltraum unpassierbar?

Durch neue, große Satelliten-Konstellationen könnten Flüge ins All zu gefährlich werden. Was geschieht mit dem erdnahen Weltraum?

 Wird der erdnahe Weltraum in Zukunft unpassierbar?

In der modernen Satellitentechnik geht der Trend hin zu Konstellationen von Kleinsatelliten, die ihre Aufgaben als eine Art Weltraum-Internet erfüllen. Unternehmen und Forschungseinrichtungen bringen sie zu kommerziellen und wissenschaftlichen Zwecken ins All. Aber sie könnten ein Problem verschlimmern, das den Raumfahrt-Verantwortlichen in aller Welt seit vielen Jahren Kopfzerbrechen macht:

Im erdnahen Weltraum sammelt sich seit Beginn der Raumfahrt in den 1950er Jahren eine wachsende Zahl kleiner und kleinster Trümmerteile an. Dazu gehören ausgediente oder ausgefallene Satelliten, Teile von Trägerraketen, aber auch Kleinpartikel wie abgeplatzte Farbsplitter, von Astronauten verlorene Akkuschrauber oder Verbrennungsrückstände aus Raketentriebwerken. Um der wachsenden Müllwolke im All Herr zu werden, arbeiten die Weltraumorganisationen in aller Welt an verschiedenen Lösungen zur kosmischen Müllabfuhr.

Weltraummüll gefährdet auch Menschen auf der Erde

Weltraummüll richtet im All zum Teil beträchtlichen Schaden an, fällt aber auch immer wieder auf die Erde. Zwar sind bisher keine größeren Unglücke geschehen, weil die staatlichen und privaten Raumfahrt-Betreiber die Kurse ihrer Raketen so berechnen, dass nach Möglichkeit keine dichtbesiedelten Gebiete überflogen werden. Aber im Juni 2017 kam zum ersten Mal ein Mensch durch Trümmerteile ums Leben:

Ein kasachischer Mitarbeiter des russischen Raumfahrtunternehmens NPO wurde unweit des Kosmodroms Baikonur getötet, als er mit einem Kollegen unterwegs war, um Trümmer einer ausgebrannten Raketenstufe zu bergen und den von ihnen ausgelösten Steppenbrand zu löschen. Schon vier Jahre zurück liegt ein Unglücksfall in China. Am 3. Dezember 2013 planierte eine ausgebrannte Raketenstufe der chinesischen Mondmission Chang’e—3 ein Bauernhaus.

Und da die meisten Raketen in Richtung Osten starten, fallen entlang der Startrouten immer wieder kleinere oder größere Trümmer vom Himmel. Im US-Bundesstaat Texas fand ein Farmer 1997 einen Treibstofftank auf seinem Acker, in Saudi-Arabien stürzten US-amerikanische Raketenteile in die Wüste, und auch Süd-Afrika blieb nicht verschont, obwohl es eigentlich nicht im Startkorridor einer der großen Raketenmächte liegt.

Kollisionen im All sind häufiger. Denn die Erde ist von einer Wolke aus schätzungsweise 750 000 Trümmerstücken umgeben, die größer sind als ein Zentimeter. Das US-amerikanischen Überwachungsnetz U.S. Space Surveillance Network verfolgt etwa 18 000 Objekte, deren Größe 10 Zentimeter übersteigt. 1200 davon sind intakte Satelliten. Die Zahl dieser Objekte ist während der letzten 25 Jahre exponentiell gewachsen. Immer häufiger müssen daher Satelliten oder die Internationale Raumstation ISS Ausweichmanöver fliegen.

Die ISS-Besatzung wird immer wieder in die angedockten Sojus-Schiffe geschickt, wenn die Station einem größeren Stück Schrott ausweicht. Und die Flugrouten Satelliten und Raumsonden aller Art werden aufwendig geplant, um dem schwebenden Schrott auszuweichen. Raumfahrtverantwortliche fürchten nun das so genannte Kessler-Syndrom. Das ist nach dem NASA-Wissenschaftler Donald J. Kessler benannt, der eine Situation beschrieben hatte, in der der erdnahe Weltraum wegen Kollisionsgefahr unpassierbar geworden ist. Der neueste Trend in der Satellitennutzung könnte nun genau dieses Kessler-Syndrom herbeiführen.

Tausende von Kleinsatelliten für Telekommunikation und Forschung

Die Zahl der um die Erde kreisenden Satelliten wächst, weil unser Leben immer stärker von satellitengestützten Diensten abhängt – etwa interkontinentale Telefonverbindungen, Wettervorhersagen, das Navi im Auto, Mobilfunk oder Internetzugänge. Außerdem werden diese Satelliten immer kleiner und leistungsfähiger, was wiederum das Startgewicht und die Kosten für einen Raketenstart senkt. Viele dieser neuen Kleinsatelliten dienen Forschungszwecken. Sie werden von Universitäten oder anderen Forschungseinrichtungen betrieben. Aber auch die kommerzielle Nutzung dieser Kleinsonden nimmt zu. So startete am 15. Februar 2017 eine indische Trägerrakete, die neben drei regulären Satelliten auch 101 kleine Orbitalkörper mit einem Gewicht zwischen 1 und 4 Kilogramm an Bord hatte.

Auch Unternehmen wie One Web, Boeing oder Samsung planen bereits so genannte Mega-Konstellationen. Die bestehen aus mehren hundert oder sogar 4000 Kleinsatelliten, die aufgereiht wie auf einer Perlenkette auf Bahnen in 1000 Kilometern Höhe kreisen sollen. Ziel ist dabei eine bessere globale Versorgung mit Internetzugängen. Sollten sie allerdings in großer Zahl ausfallen oder das Ende ihrer Lebensdauer erreicht haben, bilden sie eine zusätzliche Barriere. Zudem könnten sie mit Schrottteilen kollidieren und so die Zahl der Trümmer im Orbit weiter vergrößern. Lösungen, ausgediente oder beschädigte Satelliten sowie schlichten Schrott zuverlässig zu entfernen, werden also immer dringlicher.

Projekte zur kosmischen Müllabfuhr

Bislang nutzen die Raumfahrtorganisationen in aller Welt zwei verschiedene Methoden, um ausgediente Satelliten zu entfernen. Kommunikationssatelliten, die im geostationären Orbit in Höhen um 36 000 Kilometer Höhe ihre Bahn ziehen, werden per Fernsteuerung in spezielle Parkorbits geflogen und dann abgeschaltet. Was in größerer Erdnähe unterwegs ist, wird kontrolliert zum Absturz gebracht. Das funktioniert jedoch nur, wenn auch der Satellit funktioniert. Ist der ausgefallen oder beschädigt, können die Verantwortlichen nur warten, bis er auf natürlichem Wege aus dem All zurückkehrt, also dann, wenn der Satellit durch den auch in 100 oder 200 Kilometern Höhe noch wirksamen Luftwiderstand so langsam geworden ist, dass er zur Erde zurückfällt. Glücklicherweise sind fast alle Satelliten so klein, dass sie in großer Höhe verglühen.

Leider gibt es auch Ausnahmen wie der 2012 durch Pannen ausgefallene europäische Umweltsatellit „Envisat“. Der ist der bislang größte Forschungssatellit Europas und ist ungefähr so groß wie ein Kleinbus. Folgt die europäische Raumfahrtagentur ESA den herkömmlichen Methoden, muss sie rund 150 Jahre warten, bis das defekte Robotlabor von selbst abstürzt. Und darauf hoffen, dass in der Zwischenzeit kein anderer Flugkörper in die taube Metall-Nuss hineinfliegt.

Jedoch liegen eine ganze Reihe von Konzepten zum Einsammeln des kosmischen Schrotts vor. So schlägt das britische Unternehmen Hempsell Astronautics die so genannte „Necropolis“ vor. Zwei Robotschiffe sollen die ausgedienten Satelliten auf geostationären Bahnen an eine Position im so genannten ‚Friedhofsorbit‘ einige hundert Kilometer höher befördern. Dagegen will die ESA bereits kommendes Jahr eine Versuchsmission starten:

Dabei soll ein Satellit ein Stück Schrott harpunieren und mit sich abstürzen lassen, während der zweite Satellit ein langes Kabel verwendet, um sich und sein Ziel zum kontrollierten Absturz zu bringen. Für 2023 ist eine zweite Mission geplant, mit der „Envisat“ abgefangen werden soll. Die „deOrbit“-Mission wird sich mit Hilfe von Greifarmen oder einem Netz an „Envisat“ verankern und ihn dann zum kontrollierten Absturz bringen. Die japanische Raumfahrtbehörde JAXA will angetriebene und magnetisierte Kabel an ausgedienten Raketenstufen verankern. Die magnetische Ladung der Kabel würde mit dem Erdmagnetfeld wechselwirken, dadurch Bremswirkung erzeugen und den ausgedienten Flugkörper abstürzen lassen. Allerdings ist ein erster Test Anfang des Jahres fehlgeschlagen.

Von der britischen Universität Surrey stammt das Projekt, große Segel aus spiegelndem Material an größeren Trümmern oder Alt-Satelliten zu befestigen. Der Druck des Sonnenlichts auf diese Segel wirkt als Bremse, sodass der betreffende Flugkörper absinkt und in der Atmosphäre verglüht. Leider war ein erster Versuchsflug 2015 nicht erfolgreich, weil sich das Segel nicht entfalten liess. Bislang fand sich im notorisch klammen britischen Weltraumprogramm kein neues Geld für einen weiteren Versuch.

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Bildnachweis: © Titelbild: ESA, #1 ESA, #2 ESA, #3 ESA, #4 ESA, #5 ESA, #6 ESA, #7 NASA, #8 NASA, #9 NASA,