Hemd mit asymmetrischem Saum aus Wolle von Yohji Yamamoto.

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Weltraumschrott Rund um die Erde wird es eng

Rund um den Planeten sammelt sich immer mehr Weltraumschrott, der schwere Schäden anrichten kann. Bei einer Konferenz in Darmstadt suchen Experten nach Lösungen. An Ideen mangelt es nicht – aber an etwas Anderem.

Fliegende Müllkippe: Eine Simulation der Esa zeigt Weltraummüll, der neben intakten Satelliten um die Erde kreist. Foto: Esa/dpa

Am 10. Februar 2009 hat es gewaltig gekracht im Orbit: In knapp 800 Kilometern Höhe stießen über Nordsibirien der US-amerikanische Kommunikationssatellit Iridium 33 und der deaktivierte russische Aufklärungssatellit Kosmos 2251 zusammen. Der Aufprall ereignete sich bei einer Geschwindigkeit von knapp zwölf Kilometern pro Sekunde und setzte eine Energie frei, die der von rund zehn Tonnen TNT-Sprengstoff entsprach. Beide Flugkörper wurden bei dem Aufprall zerstört und zerbarsten in unzählige Trümmer, die heute die Erde umkreisen. Der Zusammenstoß von Iridium 33 und Kosmos 2251 war die bislang schwerste unbeabsichtigte Kollision im All.

Doch die Gefahr solcher Crashs steigt. Ingenieure der US-Raumfahrtagentur Nasa befürchten, dass es schon bald jedes Jahrzehnt mehrmals zu ähnlich großen Zusammenstößen kommen könnte. Denn die Zahl der Objekte im erdnahen Raum nimmt stetig und mit wachsender Geschwindigkeit zu: Seit 1957 der sowjetische Satellit Sputnik ins All geschossen wurde, starteten mehr als 5200 Raketen und brachten geschätzt 7500 Satelliten in die Umlaufbahn. Die meisten sind längst nicht mehr aktiv – aber etliche eben immer noch da. Doch nicht allein Satelliten tummeln sich dort oben, sondern viele hunderttausende Teile mehr, darunter abgebrannte Raketenoberstufen, Batterien, Adapter, die nach dem Transport ins All gelöst wurden, Bruchstücke diverser Explosionen und Kollisionen, abgeplatzter Lack, verloren gegangene Werkzeuge – eine gewaltige Menge an Weltraumschrott, insgesamt rund 7500 Tonnen schwer.

Ein großes Problem, das die Menschen zwar nicht direkt bedroht, weil die Trümmer vor einem möglichen Niedergang auf die Erde größtenteils in der Atmosphäre verglühen würden, das aber dazu führen könnte, dass wichtige Satelliten außer Kraft gesetzt werden. Das würde nicht allein einen enormen wirtschaftlichen Schaden verursachen, sondern könnte auch wissenschaftliche Daten zerstören und unser Alltagsleben empfindlich beeinträchtigen: Denn Satelliten liefern wichtige Informationen über das Wetter, drohende Naturkatastrophen oder für Navigationssysteme. In großer Höhe sind sie unter anderem für die Übertragung von Fernseh- und Radioprogrammen oder Telefongesprächen zuständig.

Ein internationales Konzept, wie Weltraumschrott zu verhindern oder zu beseitigen wäre und an das sich auch alle halten würden, existiert bislang nicht. Daran, dass die Gefahr nicht bekannt genug wäre, liegt es nicht: Seit Beginn der Raumfahrt vor 60 Jahren gab es rund 200 nachgewiesene Ereignisse im Orbit, bei denen Objekte zerlegt wurden, und bereits seit 1993 organisiert die europäische Weltraumorganisation Esa alle vier Jahre die „European Conference on Space Debris“, die Europäische Konferenz zu Weltraumschrott, die weltweit größte Veranstaltung zu diesem Thema. Vom 18. bis 21. April treffen sich im Satellitenkontrollzentrum Esoc in Darmstadt wieder Wissenschaftler, Ingenieure, Vertreter von Weltraumagenturen, Industrie und aus der Politik, um über die Situation im Orbit und mögliche Lösungen zu diskutieren.

Schon 1978 hatte der US-Raumfahrtingenieur Donald Kessler vor einer Kettenreaktion gewarnt, die in Gang gesetzt werden könnte, wenn immer mehr Raketen ins All geschossen werden. Das Szenario basiert darauf, dass mit der zunehmenden Dichte an Objekten im Orbit das Risiko von Kollisionen steigt.

Kommt es zu einem Zusammenstoß, so entstehen dadurch tausende Fragmente, die wiederum die Gefahr weiterer Crashs erhöhen. Die Folge: Es bilden sich immer mehr Trümmerteile, die irgendwann ganze Bereiche im Erdorbit für die Raumfahrt unbrauchbar machen könnten. „Dieser Prozess hat bereits begonnen“, sagt Holger Krag, Leiter des Büros für Weltraumschrott bei der Esa.

Schätzungen zufolge umkreisen rund 750 000 Objekte mit einem Durchmesser von von mehr als einem Zentimeter und 150 Millionen Objekte mit einem Durchmesser von mehr als einem Millimeter unseren Planeten. Nur 1300 sind funktionierende Satelliten, 4000 sind ausgediente Satelliten, die aber noch am Stück ihre Runden drehen. Der weitaus größte Teil der Objekte im Orbit stammt jedoch von Explosionen, die sich ereignen, wenn Reste von Treibstoff in abgetrennten Raketenstufen sich entzünden oder deren Tanks aufplatzen – die dabei entstehenden Fragmente könnten dann mit anderem herumfliegenden Schrott kollidieren, erklärt Krag.

Nur ein kleiner Bruchteil der Objekte im Orbit, gerade einmal 23 000 Stück, ist groß genug, um mit der heute verfügbaren technischen Ausstattung vom Boden aus permanent verfolgt werden zu können, sagt der Esa-Experte: „Was wir sehen, ist nur die Spitze des Eisbergs.“ Einige dieser nachverfolgbaren Objekte unterliegen indes der Geheimhaltung. So stellt das US-Militär ausgesuchten Partnern zwar einen Katalog mit beobachteten Trümmerteilen zur Verfügung, streicht aber die eigenen militärischen aktiven und inaktiven Satelliten heraus. Als eine Möglichkeit, auch kleinere Trümmerteile zu erkennen, plant der Luft- und Raumfahrtkonzern Airbus ein Teleskop im Weltraum selbst. „Das wäre für Europa ein Meilenstein“, sagte der Projektmanager bei Airbus, Jens Utzmann, bei der Konferenz in Darmstadt. „So etwas gibt es für Europa noch nicht.“ Ein solches Teleskop sei für 2020 geplant.

Vor allem kleinere Fragmente lassen sich bisher gar nicht orten, sind aber deswegen kein geringeres Problem. Bereits ein staubkorngroßes Partikel kann zum zerstörerischen Geschoss werden, wenn er mit Geschwindigkeiten von 25 000 bis 56 000 Stundenkilometern gegen einen Satelliten knallt: „Die Effekte, die auftreten, kann man sich auf der Erde gar nicht vorstellen, da gibt es nichts Vergleichbares“, sagt Holger Krag. Eine Gewehrkugel schießt gerade einmal mit 1000 Kilometern pro Stunde durch die Luft.

Wie häufig kleine und winzige Teile in Kollisionen verwickelt sind, zeigten zwei Reparaturmissionen mit dem Space Shuttle am Hubble-Weltraumteleskop Anfang des Jahrtausends. Die Astronauten brachten einige Solarzellen mit zur Erde und fanden „tausende Einschlagkrater“, erzählt Krag. Die Internationale Raumstation ISS wurde wegen der Gefahr durch herumfliegende Teile in ihrer Umlaufbahn mit einem Schutzschild versehen, musste aber auch schon etliche Male Ausweichmanöver fliegen, um größeren Objekten zu entgehen, sagt der Esa-Experte. Auch Satelliten seien regelmäßig dazu gezwungen, „was immer mit sehr viel Aufwand verbunden ist“. Einschläge von kleineren, vom Boden aus nicht zu verfolgenden Objekten sind jedoch unvermeidbar. So wurde der Esa-Erdbeobachtungssatellit Sentinel 1A auf seiner Bahn zurückgeworfen, als ein herumfliegendes Trümmerteil in die Rückseite seiner Solarzellen einschlug, die seitdem deshalb weniger Strom produziert wird, sagt Krag.

Ein Teil des Problems besteht auch darin, dass Weltraummüll oft Jahrzehnte, ja sogar Jahrhunderte im Orbit herumschwirrt, bevor er schließlich nach und nach in die Atmosphäre absackt und dort verglüht. „In 400 Kilometern Höhe hält sich ein Satellit ohne Antrieb rund ein Jahr“, erläutert Holger Krag, „in 600 Kilometern Höhe 25 Jahre, in 800 Kilometern Höhe 200 Jahren und ab 1000 Kilometern Höhe bleibt er für immer im All“. Besonders viele Satelliten fliegen in einer Bahn oberhalb von 650 Kilometern Höhe.

Was aber tun, um den Orbit zu säubern und die von Donald Kessler beschriebene Kettenreaktion aufzuhalten? Am einfachsten wäre es, Müll möglichst zu vermeiden. Die Esa hat deshalb gemeinsam mit anderen großen Raumfahrtagenturen einige Richtlinien entwickelt „Man sollte nach dem Betrieb den restlichen Treibstoff vollständig verbrennen oder ins All ablassen und die Batterien entladen, bevor man die Raketenstufe oder den Satelliten abschaltet“, sagt Holger Krag und ergänzt: „Die Zahl der Kollisionen ließe sich auch verringern, indem Objekte aus überlasteten Regionen des Alls entfernt werden, solange man sie noch unter Kontrolle hat.“ Für den für die Raumfahrt wichtigen sogenannten geostationären Orbit in 36 000 Kilometern Entfernung wird eine „Friedhofsbahn“ in der darüber liegenden, nicht genutzten Region empfohlen. Das Gros der Satelliten, die in Höhen zwischen 600 und 1000 Kilometern unterwegs sind, müsste nach Ende der Betriebszeit hingegen in niedrigere Höhen gebracht werden, wo es nicht mehr so lange dauert, bis sie durch die Atmosphäre abgebremst werden und letztendlich darin verglühen, erklärt Krag. Zu diesem Zweck müssten die Satelliten aber mit einem speziellen Antrieb ausgestattet werden und genug Treibstoff mitführen, um am Ende ihrer Betriebszeit ein solches Manöver ausführen zu können.

Eine weitere Idee wäre eine Müllabfuhr fürs All, ein Aufräumsatelliten, der inaktive Kollegen mit einem Netz einfängt, um mit ihm gemeinsam in die Atmosphäre abzusinken. Das klingt nach Science Fiction, ist aber schon für die nächsten Jahre angepeilt. Am Stuttgarter Institut für Technische Physik und am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt arbeiten Wissenschaftler an einem anderen Ansatz, um ausgediente Objekte nach unten zu befördern: Ein Hochleistungslaser, so das Konzept, soll unnütz gewordene Objekte im Orbit bestrahlen und deren Geschwindigkeit so stark abbremsen, dass die beschossenen Teile in die Atmosphäre sinken und verglühen.

Das Problem all dieser guten Ideen: Sie werden von den meisten Akteuren im Weltraum mit weniger Verve verfolgt als die Platzierung neuer Satelliten. Denn Umweltschutz im All kostet beträchtliche Summen Geld, die zusätzlich zu den ohnehin hohen Kosten anfallen würden. Und bereits das Vermeiden von Müll – das vergleichsweise am leichtesten möglich wäre – ist ein mühsames Geschäft, auch wenn alle im Weltraum aktiven Nationen diese Empfehlung kennen, wie Holger Krag sagt. Wer sollte die Nicht-Beachtung auch sanktionieren? Eine übergeordnete Weltraumbehörde, die verbindliche Richtlinien in Kraft setzen und der Einhaltung kontrollieren würde, existiert schließlich nicht.

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