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Raumfahrt
Warum der Schrottplatz im Weltraum so gefährlich ist

Weltraum: Warum der Schrottplatz im Weltraum so gefährlich ist
Diese Grafik verdeutlicht, wie viel Schrott um unsere Erde kreist. FOTO: dpa
Düsseldorf. Vier Tage lang haben Experten aus aller Welt auf Einladung der Europäischen Weltraumagentur ESA in Darmstadt diskutiert: Darüber, wie man den Schrott im Erdorbit nach mehr als 5250 Raketenstarts seit 1957 wieder unter Kontrolle bringt – bevor Raumfahrt unmöglich wird. Von Ludwig Jovanovic

Es war am 10. Februar 2009 um 17.56 Uhr: Der 500 Kilogramm schwere US-Satellit Nummer 33 des Iridium-Kommunikationsnetzes meldete sich plötzlich nicht mehr. Mit 27.100 km/h war er in 790 Kilometer Höhe über Nord-Sibirien mit Kosmos-2251 zusammengestoßen. Dieser russische Nachrichten-Satellit war fünf Jahre nach seinem Start am 16. Juni 1993 außer Dienst gestellt worden. Als 700 Kilogramm schwerer Sondermüll hatte er seitdem die Erde umkreist – bis er mit Iridium-33 kollidierte. Die Trümmerwolke umfasste damals mehr als 600 Objekte. Bislang ist das ein spektakulärer Einzelfall. Aber dennoch: Der Weltraumschrott im Erdorbit wuchs erneut. Und langsam erreicht er dramatische Ausmaße. Derzeit umkreisen 29.000 Teilchen, die größer sind als zehn Zentimeter, die Erde, 750.000 sind zwischen einem und zehn Zentimeter groß. Der Großteil aber (geschätzt 166 Millionen) liegt zwischen einem Millimeter und einem Zentimeter. Es sind abgesplitterte Bruchstücke von Raketenstufen, abgeblätterte Farb- oder Lackreste, Relikte von Dichtungen und durch Explosionen entstandene Trümmerteile – oder das Ergebnis der Tests von Anti-Satelliten-Waffen.

Im Weltraum und bei Geschwindigkeiten von mehreren Zehntausend Kilometern pro Stunde, dem Vielfachen einer Gewehrkugel, werden sie zu gefährlichen Geschossen – deren Einschlag verheerende Wirkung haben kann. Satelliten können beschädigt und Millionenwerte vernichtet werden. Derzeit müssen vor jedem Start Modellrechnungen durchgeführt werden, um das Risiko zu minimieren. Und dennoch sind immer wieder Ausweichmanöver notwendig und werden Schäden registriert. Nach dem Einschlag von Schrott. Noch dramatischer ist die Situation für die Astronauten an Bord der Internationalen Raumstation ISS. Schon mehrmals mussten Besatzungen sicherheitshalber in eine Sojus-Kapsel wechseln, um schnell zur Erde zurückkehren zu können - weil die ISS nicht mehr ausweichen konnte oder die Gefahr einer ernsten und damit auch lebensbedrohlichen Kollision zu groß erschien.

Hunderte Teilnehmer aus der ganzen Welt

Im Kontrollzentrum der ESA in Darmstadt kamen deswegen nun 350 Vertreter von Weltraumagenturen und -behörden aus der ganzen Welten sowie privater Raumfahrtunternehmen zusammen. Alleine diese Zahl von Teilnehmern sei bereits ein großer Erfolg, sagt Tim Flohrer von der ESA – einer der "Space Debris"-Experten, der bei der Konferenz in Darmstadt mitdiskutierte. "Das Bewusstsein für das Problem ist da", ist er überzeugt. Und in den vergangenen vier Tagen habe man große Fortschritte gemacht. Bei der Suche nach Lösungen für das Problem Weltraumschrott.

Tim Flohrer sprach mit unserer Redaktion. FOTO: ESA

Und das wird in Zukunft nicht kleiner, sondern größer werden. Denn die Zahl einfacher Kleinstsatelliten nimmt zu ebenso wie die sogenannter Cubesats: würfelförmige, zehn mal zehn mal zehn Zentimeter große Flugkörper. Die sind meist nur etwas mehr als ein Kilogramm schwer, und ein Start kostet mit ca. 100.000 US-Dollar darum relativ wenig. Zudem gibt es noch den Trend zu Mega-Konstellationen: Private Unternehmen wie beispielsweise Boeing oder SpaceX möchten mit einem Start mehrere hundert bis mehrere Tausend günstige Satelliten ins All bringen – unter anderem, um weltweit schnelles Internet möglich zu machen. Solche Entwicklungen machen es nötig, die bisherigen Strategien gegen Weltraumschrott noch besser als bisher umzusetzen.

Vermeidungsstrategie besser umsetzen

Dazu gehört unter anderem, dass "Satelliten im niedrigen Erdorbit unter 2000 Kilometer nur maximal 25 Jahre auf ihrer Umlaufbahn bleiben", sagt Flohrer. Anschließend sollen sie in der Erdatmosphäre verglühen, damit nicht noch mehr ausgediente "Raumschiffe" durchs All jagen. Bei den geostationären Umlaufbahnen von knapp 36.000 Kilometer sei man beispielsweise bereits auf einem guten Weg, weil ausrangierte Satelliten einen höheren sogenannten "Friedhofs-Orbit" ansteuern, wo sie nicht stören. Eine weitere Strategie ist die restriktive "Passivierung": Mit einer Reihe von Maßnahmen soll sichergestellt werden, dass Treibstoffreste oder Batterien nicht explodieren und so weitere Trümmer erzeugen. Das passierte bereits mehrere hundert Mal.

Doch selbst, "wenn wir erreichen würden, dass ab sofort kein zusätzlicher Weltraumschrott entsteht, er würde dennoch zunehmen". Der Grund ist das nach dem Astronomen Donald Kessler benannte Kessler-Syndrom. Der hatte Ende der 1970er ursprünglich das Verhalten von Asteroiden und ihrer Zusammenstöße untersucht. Dann übertrug er seine Ergebnisse auf die Raumfahrt. Einfach gesagt: Wenn große Objekte mit der Zeit im Erdorbit kollidieren, entsteht dadurch ein Trümmerwolke – und zusätzlicher Weltraumschrott, der dann bei Zusammenstößen erneut zusätzlichen Schrott produziert. Kaskadenartig und von alleine. Derzeit gehe man im Schnitt von etwa drei größeren Kollisionen im Jahr aus.

Große Schrottteile einfangen

Darum wurden in Darmstadt auch Konzepte diskutiert, wie man die großen Schrottteile entfernen kann. Derzeit sind beispielsweise von rund 4300 Satelliten im Erdorbit nur 1200 tatsächlich noch im Einsatz. Es sind vor allem drei Ideen, die sich in den Diskussionen durchsetzten: Große Objekte sollen mit einem Netz oder einer Harpune oder einem Roboter-Arm eingefangen werden. Bis das aber tatsächlich erprobt werden kann und einsatzfähig ist, wird noch Zeit vergehen. Aber zumindest Teilkomponenten könnten bereits im All erprobt werden. Zumal solche Konzepte sich auch dafür eignen würden, noch aktive Satelliten zu betanken oder eventuell ihre ungewollten Taumelbewegungen zu korrigieren.

Aber auch auf der Erde kann bereits getestet werden. Mittlerweile lassen sich Einschläge von kleineren Teilchen mit mehreren Tausend Kilometern pro Stunde – Geschwindigkeiten wie sie im All typisch sind – in Versuchsanordnungen nachstellen und im Detail analysieren. Dadurch ergeben sich Ansätze für neue Materialien und bessere Sicherheits-Umkleidungen, die zumindest vor den kleineren Schrott-Teilchen noch mehr Schutz als zurzeit bieten. Auch beim Bau der Satelliten werden neue Wege gegangen, um die sensiblen, primären System dort unterzubringen, wo sie bei einem Einschlag nicht sofort beschädigt werden.

Ohne Lösungen wird Raumfahrt immer schwieriger

Zudem will man mehr Daten gewinnen. Nur die größeren Teile im Erdorbit jenseits von zehn Zentimeter Größe lassen sich direkt erfassen und in Katalogen festhalten. Der Großteil der kleineren Geschosse aber kann nur statistisch erfasst und ihre Bahn im Computer modelliert werden. Es gibt Ideen, mit kleinen Teleskopen im Orbit die Zahl dieser kleineren Schrottteile präziser zu bestimmen – um so die Computersimulationen vor jedem Start genauer zu machen. Zudem könnten neue Satelliten oder auch Raumschiffe spezielle "Zielflächen" haben, um zu erfassen, wie oft welche Objekte tatsächlich einschlagen. "Auch das würde die Modelle noch besser machen." Und mit neuartigen Materialen für Solarzellen ließen die sich im All ebenfalls nutzen, um weitere statistische Daten zum Weltraumschrott zu liefern.

Alles, damit zukünftige Missionen und Satelliten nicht Gefahr laufen, mit dem Müll zu kollidieren, den 60 Jahre Raumfahrt mittlerweile hinterlassen haben. Denn sonst könnten nachfolgende Generationen irgendwann nur noch von den Sternen träumen, aber für lange Zeit nicht mehr zu ihnen aufbrechen. "Gegen den Weltraumschrott hilft nur eine globale Lösung", betont Flohrer. "Der Erdorbit ist eine wertvolle Ressource, die es nur einmal gibt und die für alle gleich ist. Und darum müssen auch alle diese Ressource schützen."

(jov)
 
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