Die NASA bestätigt, dass es sich bei dem Objekt, das in ein Haus in Florida stürzte, tatsächlich um Weltraummüll von der ISS handelte. In der oberen Atmosphäre verglühen Satelliten – und wir wissen noch nicht, welche Auswirkungen das auf das Erdklima haben wird. Die Weltraumverschmutzung bedroht die Magnetosphäre der Erde; die Ablagerung hochleitfähiger Materialien kann die Schutzfähigkeit des Planeten verringern, sagt ein Experte.
Es gibt Millionen Trümmerteile, die die Erde umkreisen. Die Raumfahrtindustrie ist einer der größten Sektoren der Weltwirtschaft. So belief sich sein Volumen auf dem internationalen Markt im Jahr 2022 auf rund 469 Milliarden US-Dollar (diese Zahl hörte in den Folgejahren nicht auf zu wachsen). Und trotz der großen Anzahl von Schwierigkeiten, die mit der Eroberung des Universums verbunden sind, bleibt eine der Hauptschwierigkeiten winziger Weltraummüll. Da immer mehr Objekte in die Umlaufbahn gebracht werden, steigt die Wahrscheinlichkeit, dass sie mit dem dort rotierenden Müll kollidieren.
Weltraumschrott, Foto von der NASA
Und da die Säuberung des erdnahen Weltraums kostspielig ist und die Beteiligung aller führenden Wirtschaftsnationen der Welt erfordert, wird der Kampf gegen den Müll ständig aufgeschoben. Mit anderen Worten: Während es möglich ist, neue Raumfahrzeuge zu starten und Kollisionen mit Fremdkörpern im Orbit zu vermeiden, ist die Motivation, eine so teure und komplexe Initiative zu unternehmen, nach wie vor äußerst gering.
Derzeit verfolgt das Weltraumüberwachungsnetzwerk der Vereinigten Staaten mehr als 23.000 Weltraumschrottstücke, die größer als ein Tennisball sind. Im Allgemeinen gibt es in der erdnahen Umlaufbahn etwa 29.000 „Müllobjekte“, die größer als 10 cm sind, 670.000, die größer als 1 cm sind, und mehr als 170 Millionen Stücke, deren Größe 1 mm übersteigt. Insgesamt gehen Experten davon aus, dass sich in der Erdumlaufbahn etwa 100 Billionen unauffindbare Weltraumschrottstücke befinden.
Die Gefahr von Weltraummüll im Orbit
Im Jahr 2016 zeigte die Europäische Weltraumorganisation ein Foto einer Delle im Glasfenster der ISS, die durch eine Kollision mit einem winzigen Stück Weltraumschrott entstanden war. Das liegt an der Geschwindigkeit, mit der sich die Trümmer drehen: Den vorliegenden Daten zufolge bewegen sich Objekte auf der Höhe der ISS mit einer Geschwindigkeit von etwa 25.200 km/h. Dieser Wert ist zehnmal höher als die Geschwindigkeit, mit der Kugeln auf der Erde aus einer Waffe fliegen. Es stellt sich heraus, dass selbst das kleinste Objekt in der Umlaufbahn des Planeten eine Gefahr für Astronauten und im Einsatz befindliche Flugzeuge darstellt. Experten vergleichen es mit dem Fahren auf einer Autobahn: Solange sich die Objekte in die gleiche Richtung bewegen, besteht keine besondere Gefahr. Es ist unwahrscheinlich, dass sie sich gegenseitig berühren und schwere Schäden verursachen. Wenn jedoch zwei Objekte mit hoher Geschwindigkeit kollidieren, sind verheerende Folgen nicht zu vermeiden.
Weltraummüll ist ein Indikator für die wachsende Präsenz der Menschheit im erdnahen Orbit (LEO). Im Jahr 1967 war der russische Satellit Sputnik das einzige von Menschenhand geschaffene Objekt im Weltraum, das groß genug war, um verfolgt zu werden. Nach Angaben der Europäischen Weltraumorganisation beliefen sich die Überreste von Weltraumschrott im Jahr 2018 auf etwa 750.000 Objekte, die größer als 1 cm (0,3 Zoll) waren und die Erde umkreisten.
Die ESA schätzte im April 2024, dass sich in der Erdumlaufbahn etwa 36.500 Weltraumschrottstücke mit einer Breite von mindestens 10 Zentimetern und mehr als 130 Millionen Stücke mit einem Durchmesser von mindestens 1 Millimeter befinden. Selbst solche winzigen Fragmente können angesichts der damit verbundenen Geschwindigkeiten Schäden an Satelliten und der Internationalen Raumstation (ISS) verursachen. Im Orbit um die ISS bewegen sich Objekte in einer Höhe von etwa 250 Meilen (400 Kilometer) mit einer Geschwindigkeit von etwa 17.500 mph (28.160 km/h) – viel schneller als jede Kugel.
Satelliten, Raumfahrzeuge und Teile von Weltraumschrott umkreisen den Planeten in vielen verschiedenen Richtungen: Einige bewegen sich horizontal entlang des Äquators, andere vertikal entlang der Pole und einige Trümmer bewegen sich rückläufig. Chaotische Weltraumbewegungen in Kombination mit einer großen Anzahl von Objekten, die in die Umlaufbahn geschossen werden, erhöhen das Risiko einer Kollision zwischen Fahrzeugen und machen die Eroberung des Universums gefährlicher. Einige Experten glauben sogar, dass das Ignorieren des Problems dazu führen könnte, dass die Menschheit die Möglichkeit verliert, irgendwie mit dem Weltraum zu interagieren: Die Sicht auf die Sterne wird blockiert, Satelliten werden abstürzen, bevor sie ihre Mission abgeschlossen haben.
„Tote Satelliten“
In den frühen Morgenstunden des 28. Februar 2024 passierten der tote russische Spionagesatellit Cosmos 2221 und die Raumsonde TIMED der NASA, die seit 2001 die Erdatmosphäre erforscht, eine unangenehm enge Umlaufbahn und kamen nur noch 20 Meter voneinander entfernt . Zumindest war das die erste Schätzung. Nach Angaben der stellvertretenden NASA-Administratorin Pam Melroy ergaben weitere Untersuchungen, dass die Objekte tatsächlich noch näher waren.
„Wir haben kürzlich durch Analysen erfahren, dass die Passage weniger als 10 Meter (33 Fuß) voneinander entfernt zu sein schien – innerhalb der Starrkörperparameter beider Satelliten“, sagte Melroy am 9. April während einer Präsentation auf dem 39. Weltraumsymposium in Colorado Springs. „Es war für uns persönlich und auch für uns alle bei der NASA sehr schockierend“, sagte sie und fügte hinzu, dass das Treffen „uns allen große Angst gemacht hat“.
Sie erklärte die Besorgnis: „Wenn die beiden Satelliten kollidieren würden, würden wir eine erhebliche Trümmerproduktion erleben – winzige Fragmente, die sich mit Zehntausenden von Meilen pro Stunde bewegen und darauf warten, ein Loch in ein anderes Raumschiff zu sprengen und möglicherweise Menschenleben zu gefährden.“
Im August 2021 wurde der chinesische Militärsatellit Yunhai-1-02 von einem Stück Weltraumschrott abgeschossen, offenbar einem Trümmerstück der Zenit-2-Rakete, die 1996 den russischen Spionagesatelliten Tselina-2 startete.
Nach Angaben der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) kreisen derzeit etwa 11.500 Satelliten um unseren Planeten, von denen 9.000 in Betrieb sind. Übrigens sind mehr als die Hälfte dieser funktionsfähigen Schiffe Teil des Starlink-Breitbandnetzwerks von SpaceX; Die ständig wachsende Megakonstellation besteht derzeit aus fast 5.800 Satelliten.
Brennende Satelliten in der Atmosphäre beeinflussen das Klima der Erde
Die relativ niedrige Erdumlaufbahn, in der sich die Satelliten befinden, die die Ökosysteme der Erde überwachen, wird zunehmend überlastet, wobei allein Starlink mehr als 5.000 Raumschiffe im Orbit hat. Daher ist die Beseitigung von Trümmern eine Priorität für den Raumfahrtsektor. Auch neu gestartete Raumschiffe müssen innerhalb von 25 Jahren aus der Umlaufbahn entfernt werden (die USA haben kürzlich eine strengere Fünf-Jahres-Regel eingeführt), entweder durch Aufstieg in eine sogenannte „Friedhofsumlaufbahn“ oder durch Wiedereintritt in die Erdatmosphäre.
Satelliten in niedrigeren Umlaufbahnen sind typischerweise so konzipiert, dass sie den verbleibenden Treibstoff und die Schwerkraft der Erde nutzen, um wieder in die Atmosphäre einzudringen. Bei einem kontrollierten Wiedereintritt tritt das Raumschiff zu einem vorher festgelegten Zeitpunkt in die Atmosphäre ein und landet am äußersten Teil. Pazifischer Ozean am Point Nemo (dem sogenannten Raumschifffriedhof). Beim unkontrollierten Wiedereintritt erleiden Raumschiffe einen „natürlichen Tod“ und verglühen in der Atmosphäre.
Die NASA und die Europäische Weltraumorganisation fördern diese Form des Recyclings im Rahmen einer Designphilosophie namens „Design to destroy“. Der Bau, der Start und der Betrieb eines Satelliten, der robust genug ist, um in der lebensfeindlichen Umgebung des Weltraums zu funktionieren, aber beim Wiedereintritt leicht auseinanderbrechen und verglühen kann, stellt eine ökologische Herausforderung dar, um zu verhindern, dass gefährliche Trümmer auf die Erdoberfläche gelangen. Die Arbeiten dauern noch an. Bevor Satellitenbetreiber eine Lizenz erhalten, müssen sie nachweisen, dass ihre Design- und Wiedereintrittspläne eine niedrige „Loss of Life“-Rate aufweisen. Es bestehen jedoch nur begrenzte Bedenken hinsichtlich der Auswirkungen auf die obere Erdatmosphäre beim Wiedereintritt.
Zunächst betrachteten weder die Raumfahrtbranche noch Astrophysiker die Verbrennung von Satelliten beim Wiedereintritt als ernsthafte Bedrohung für die Umwelt – zumindest nicht für die Atmosphäre. Schließlich ist die Menge der von Raumfahrzeugen ausgestoßenen Partikel gering im Vergleich zu den 440 Tonnen Meteoriten, die täglich zusammen mit Vulkanasche und menschengemachter Verschmutzung durch industrielle Prozesse auf der Erde in die Atmosphäre gelangen.
Die Bedenken der Wissenschaftler basieren auf 40 Jahren Forschung zu den Ursachen der Ozonlöcher über dem Süd- und Nordpol, die erstmals in den 1980er Jahren weithin beobachtet wurden. Heute wissen sie, dass der Ozonverlust durch vom Menschen erzeugte Industriegase verursacht wird, die sich mit natürlichen und sehr hochgelegenen polaren Stratosphärenwolken oder Perlmuttwolken verbinden. Die Oberflächen dieser ätherischen Wolken wirken als Katalysatoren und wandeln harmlose Chemikalien in aktivere Formen um, die Ozon schnell zerstören können.
Noch besorgniserregender für Atmosphärenforscher ist die Tatsache, dass nur wenige neue Partikel mehr dieser Art von Polarwolken erzeugen könnten – nicht nur in der oberen Atmosphäre, sondern auch in der unteren Atmosphäre, wo sich Zirruswolken bilden. Cirruswolken sind dünne, zarte Eiswolken, die hoch am Himmel in einer Höhe von mehr als sechs Kilometern zu sehen sind. Sie neigen dazu, die Sonnenwärme durchzulassen, sie dann aber einzufangen, wenn sie wieder austritt. Theoretisch könnten also mehr Zirruswolken zusätzlich zu dem, was wir bereits an Treibhausgasen sehen, zu einer weiteren globalen Erwärmung führen. Dies ist jedoch unklar und wird noch untersucht.
Es ist verlockend, Forschungsergebnisse zu übertreiben, um mehr Unterstützung zu gewinnen. Aber das ist ein Rezept für die Forschungshölle, und Leugner werden später schlechte Ergebnisse nutzen, um die Forschung zu diskreditieren. Wenn Sie jedoch warten, bis es konkrete Beweise gibt, kann es zu spät sein, wie im Fall des Ozonverlusts. Es ist ein ständiges Dilemma.
Weltraumverschmutzung bedroht die Magnetosphäre der Erde
Die Ablagerung hochleitfähiger Materialien könnte die Schutzfähigkeit des Planeten verringern, sagt ein Experte. Da sich die Raumfahrtindustrie auf ein exponentielles Wachstum zubewegt, das durch die unstillbare Nachfrage nach Satelliten-Internetdiensten angetrieben wird, entsteht eine große Herausforderung: die Entsorgung stillgelegter Raumfahrzeuge.
Mehr als ein Jahr Forschung der Plasmaphysikerin, Ingenieurin und Erfinderin Sierra Salter, veröffentlicht in der Zeitschrift Science, haben eine alarmierende Realität ans Licht gebracht: Die unkontrollierte Ansammlung von Metalltrümmern ausgefallener Satelliten und Raketen droht die fragile Plasmaumgebung der Erde zu zerstören.
Entgegen der landläufigen Meinung ist der Weltraum kein leerer Ort ohne Konsequenzen. Die Magnetosphäre der Erde, die für die Erhaltung des Lebens durch die Erhaltung der Atmosphäre von entscheidender Bedeutung ist, ist einer beispiellosen Bedrohung ausgesetzt. Der Start von Einwegsatelliten, den Weltraumunternehmer als Weg zu enormem Reichtum betrachten, stellt eine existenzielle Bedrohung dar.
Dr. Jonathan McDowell vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics prognostiziert einen erstaunlichen Anstieg der Zahl „toter“ Satelliten, die innerhalb von anderthalb Jahrzehnten möglicherweise 100.000 erreichen wird (derzeit sind es etwa 10.000). Dies hat erschreckende Kosten – die Sättigung des Plasmakokons der Erde mit giftigen Trümmern.
Salters sorgfältige Analyse bringt eine alarmierende Wahrheit ans Licht: Der aktuelle Zustrom metallischer Asche in die Ionosphäre entspricht dem Volumen des Eiffelturms. Die Folgen davon gehen über einfache atmosphärische Störungen hinaus – die Ablagerung hochleitfähiger Materialien kann Störungen in der Ionosphäre verursachen, die Ozonschicht gefährden und mit der Zeit die Bewohnbarkeit der Erde verringern.
Inmitten der Bemühungen um die Erforschung und Kolonisierung des Weltraums fordert Salter Rechenschaftspflicht. Raumfahrtunternehmen müssen einer gründlichen Forschung Priorität einräumen, um die Umweltauswirkungen ihrer Aktivitäten zu bewerten. Laut Salter sollte die Magnetosphäre der Erde, unser Schutzschild gegen kosmische Gefahren, nicht auf dem Altar des Unternehmensgewinns geopfert werden.
Weltraumschrott darf beim Absturz auf die Erde nicht in der Atmosphäre verglühen
Die NASA bestätigt, dass es sich bei dem Objekt, das in ein Haus in Florida stürzte, tatsächlich um Weltraummüll von der ISS handelte. Es war Teil einer Palette, die im März 2021 zusammen mit 5.800 Pfund veralteter Batterien entsorgt wurde. Die NASA hat bestätigt, dass das mysteriöse Objekt, das im März durch das Dach eines Hauses in Florida stürzte, tatsächlich von der Internationalen Raumstation (ISS) stammte.
Dieses Haus in der Küstenstadt Neapel gehört Alejandro Otero. Kurz nach dem Vorfall vom 8. März gab Otero an, dass er glaube, dass das beleidigende Objekt Teil einer Frachtpalette mit 5.800 Pfund (2.630 kg) veralteten Batterien sei, die im März 2021 von der ISS abgeworfen wurde.
Das zylindrische Stück Weltraumschrott besteht aus einer Metalllegierung namens Inconel. Es wiegt 1,6 Pfund (0,7 kg) und ist 4 Zoll (10 Zentimeter) hoch und 1,6 Zoll (4 cm) breit. Die Nickelhydrid-Batterien wurden entsorgt, nachdem neue Lithium-Ionen-Versionen zur Leistungsaufrüstung an die ISS geliefert wurden. Es wurde erwartet, dass die Wanne und die Batterien vollständig in der Erdatmosphäre verglühen würden, sagten NASA-Beamte heute in einer Pressemitteilung, aber das sei nicht geschehen, und die Agentur möchte herausfinden, warum.
Ein geborgener NASA-Flugunterstützungsausrüstungsständer, der zur Montage der Batterien der Internationalen Raumstation auf einer Frachtpalette verwendet wurde. Die Strebe überlebte den Wiedereintritt in die Erdatmosphäre am 8. März 2024 und stürzte in ein Haus in Naples, Florida (Bildnachweis: NASA).
NASA-Wissenschaftler nutzen technische Modelle, um abzuschätzen, wie sich Objekte beim Wiedereintritt in die Atmosphäre erwärmen und auseinanderbrechen. Diese Modelle erfordern detaillierte Eingabeparameter und werden regelmäßig aktualisiert, wenn festgestellt wird, dass Trümmer den Wiedereintritt in die Atmosphäre überlebt haben. Oteros Erfahrung erinnert daran, dass uns eine riesige Menge Hardware um den Kopf fliegt.
Von Zeit zu Zeit fallen einige Weltraumschrotte auf die Erde zurück. Beispielsweise geraten die 23 Tonnen schweren Kernstufen der leistungsstarken chinesischen Rakete „Langer Marsch 5B“ regelmäßig etwa eine Woche nach dem Start außer Kontrolle, was die internationale Raumfahrtgemeinschaft bestürzt.
Chinesischer Weltraummüll stürzte über Südkalifornien auf die Erde und erzeugte einen spektakulären Feuerball. Bei den brennenden Trümmern handelt es sich offenbar um ein Orbitalmodul der chinesischen Astronautenmission Shenzhou 15, die im November 2022 gestartet wurde. In den frühen Morgenstunden des 2. April 2024 fiel ein großes Stück chinesischer Weltraummüll über Südkalifornien auf die Erde und sorgte für ein ziemliches Spektakel für Beobachter im Golden State. Nach Angaben der American Meteor Society (AMS) erzeugte der Einschlag einen lodernden Feuerball, der von Menschen von Sacramento bis San Diego beobachtet wurde. Bis Dienstagnachmittag hatten 81 Personen dem AMS gemeldet, die Veranstaltung gesehen zu haben.
Das etwa 1.500 Kilogramm schwere Shenzhou-Orbitalmodul bietet zusätzlichen Platz für Astronauten und wissenschaftliche Experimente im Weltraum. Es ist nicht darauf ausgelegt, nach Abschluss seiner Mission sicher zur Erde zurückzukehren. Zu diesem Zweck wurde das Shenzhou-Rückkehrmodul mit Astronauten an Bord geschaffen.
Natürlich wussten die meisten Menschen, die den Feuerball gegen 1:40 Uhr kalifornischer Ortszeit (4:40 Uhr ET; 08:40 GMT) über den Himmel ziehen sahen, nicht, was es war.
Casey B. machte dieses Foto des Feuerballs am 2. April 2024 aus San Diego und schickte es an die American Meteor Society (Bildnachweis: Casey B./American Meteor Society).
Einige dachten, es könnte sich um ein Teil der SpaceX-Ausrüstung handeln, und es war eine vernünftige Vermutung: Eine Falcon 9-Rakete startete vor etwa sechs Stunden 22 Starlink-Internetsatelliten von der Vandenberg Space Force Base an der zentralen Küste Kaliforniens. Bei den brennenden Trümmern konnte es sich nicht um die erste Stufe der Falcon 9 gehandelt haben; Dieses Gerät landet nach dem Start sicher und wird wiederverwendet. Aber die Oberstufe einer funktionierenden Rakete ist wegwerfbar. Der Orbiter Shenzhou 15 war nicht das erste große Stück chinesischen Weltraummülls, das dramatisch auf die Erde stürzte.
Möglichkeiten zur Bekämpfung von Weltraummüll
Eines der Hauptprobleme beim Weltraummüll besteht darin, dass es sehr schwierig ist, den Überblick zu behalten. Aus diesem Grund wissen Wissenschaftler nicht immer, wo die potenzielle Gefahr liegt. Eine der einfachsten Möglichkeiten, diese Krise zu überwinden, besteht darin, alles im Orbit zu verfolgen. Das macht zum Beispiel das Unternehmen Privateer: Es verfolgt mehr als 27.000 der größten Weltraumschrottstücke in Echtzeit. Dank dieser Daten wird die Wahrscheinlichkeit von Kollisionen von Objekten im Weltraum verringert, was wiederum zu einer Verringerung der Verschmutzung der Umlaufbahn durch Müll führt (große Trümmerstücke werden nicht in kleine zerbrochen, wodurch der nahegelegene Weltraum verbleibt). sauber).
Obwohl dieses System sehr nützlich ist, weist es einige Schwächen auf, vor allem die mangelnde Genauigkeit. Tatsache ist, dass die meisten Weltraumschrottobjekte zu klein sind und nicht verfolgt werden können. Darüber hinaus ist es nicht immer möglich, eine Kollision zu vermeiden, selbst wenn die Bedrohung verfolgt werden konnte. Die Bewegung von Satelliten im Weltraum und die Änderung ihrer Flugbahn ist sehr kostspielig. Jedes dieser Manöver kostet Unternehmen Tausende von Dollar. Und manchmal können Satelliten nicht bewegt werden, ohne einige Weltraumüberwachungssysteme abzuschalten. Im Falle von Forschungsfahrzeugen bedeutet dies irreparable Kosten und den Verlust wertvoller Daten.
Der einfachste Weg, Weltraummüll loszuwerden, besteht darin, ihn in der Erdatmosphäre zu verbrennen. Dazu muss ein gefährliches Objekt ergriffen und aus der Umlaufbahn in eine Zone gebracht werden, in der die Schwerkraft wirkt, Weltraummüll beginnt zu fallen und wie ein Meteorit in den oberen Schichten der Atmosphäre zu brennen. Um eine solche Operation durchzuführen, ist eine spezielle Maschine erforderlich: Sie muss Trümmer auffangen und auf die Erde absenken. Laut Jan Siminski, einem Spezialisten für Weltraummüll bei der Europäischen Weltraumorganisation, würde die Entwicklung eines solchen Geräts etwa 100 Millionen Euro (etwa 108 Millionen US-Dollar) kosten.
Trotz alledem kündigte die Europäische Weltraumorganisation die weltweit erste Mission zur Beseitigung von Weltraummüll an und plante diese für 2025. Verantwortlich für den Betrieb ist das Schweizer Startup ClearSpace. Der von ihnen entwickelte „Reiniger“ ähnelt ein wenig einer Klaue: Er greift nach großen Müllstücken, verlangsamt und stabilisiert deren Bewegung, fällt dann auf die Erde und löst sich zusammen mit Weltraummüll auf.
Eine andere Möglichkeit, Trümmer loszuwerden, besteht darin, sie zu verdampfen oder sie mithilfe eines Lasers aus ihrer ursprünglichen Umlaufbahn zu bewegen. Inländische Experten des Instituts für Angewandte Physik der Russischen Akademie der Wissenschaften (IPF, Nischni Nowgorod) schlagen vor, eine ähnliche Kanone auf der ISS zu platzieren, um die Station vor den gefährlichsten Müllpartikeln zu schützen. Allerdings muss man bei dieser Technologie äußerst vorsichtig sein: Die Laserleistung muss sehr genau gewählt werden, um große Stücke nicht in kleinere zu zerbrechen und diese dadurch schwieriger zu beseitigen. Darüber hinaus wird der Laser nicht dazu beitragen, den Müll im Orbit zu beseitigen, sondern nur bestehende Maschinen im Weltraum vor Schäden schützen.
Umweltfreundliches Raumschiff
Japanische Wissenschaftler arbeiten seit langem an der Entwicklung des weltweit ersten Holzsatelliten. Um ein umweltfreundliches Gerät zu bauen, testeten sie verschiedene Holzarten und kamen zu dem Schluss, dass Magnolie für die gegebenen Zwecke perfekt geeignet sei. Nachdem sich Proben dieser Pflanze im Orbit befanden (sie befanden sich neun Monate lang im Weltraum), blieben keine Spuren mehr auf ihnen zurück. Vakuum und Strahlung zerstörten das vielversprechende Material nicht. Dadurch eignet sich Holz für die Herstellung von Satellitenrümpfen und -teilen und ist eine hervorragende Alternative zu Metall.
Nachdem sich die Hypothese der Wissenschaftler bestätigt hatte und die Magnolie für weitere Arbeiten als geeignet erachtet wurde, schufen Forscher der Universität Kyoto gemeinsam mit dem Holzunternehmen Sumitomo Forestry einen umweltfreundlichen Ersatz für bestehende Raumschiffe, der ohne Umweltschäden entsorgt werden kann. Wenn ein Holzsatellit brennt, entsteht weniger giftiges Aluminiumoxid, das viele Jahre in der oberen Atmosphäre verbleiben kann.
Im Jahr 2011 beendete die ESA die Mission ihres Europäischen Fernerkundungssatelliten (ERS-2), der seit über 16 Jahren in Betrieb war. Während dieser Operationen wurde die verbleibende Umlauflebensdauer deutlich von über 200 Jahren auf deutlich unter 15 Jahre verkürzt und der gesamte verbleibende Treibstoff verbraucht. ERS-2 kehrte am 21. Februar 2024 in die Atmosphäre zurück. Dadurch wurde das Risiko von Kollisionen und unbeabsichtigter Zerstörung effektiv um Größenordnungen reduziert.
Im Jahr 2013 wurden die astronomischen Satelliten Planck und Herschel der ESA, die sich am zweiten Lagrange-Punkt befinden, nach Abschluss ihrer Missionen in eine Umlaufbahn um die Sonne gebracht, um eine Kollisions- oder Wiedereintrittsgefahr zu vermeiden.
Im Jahr 2015 wurden große Orbitalwechselmanöver für die ESA-Raumsonde Integral und einen der Satelliten der Cluster-2-Mission durchgeführt. Diese Manöver stellten sicher, dass Integral und alle vier Cluster-Raumschiffe innerhalb des nächsten Jahrzehnts sicher in die Erdatmosphäre zurückkehren und langfristige Störungen der geschützten erdnahen Umlaufbahn und der geostationären Umlaufbahn vermeiden würden.
Und im Jahr 2023 schloss die ESA den ersten künstlichen Wiedereintritt ihrer Aeolus-Mission erfolgreich ab. Aeolus wurde entwickelt, um bereits bestehende Anforderungen zur Trümmerminderung zu erfüllen, und war nicht dazu gedacht, beim Wiedereintritt in die Erdatmosphäre bewältigt zu werden. Doch die ESA-Betreiber gingen noch einen Schritt weiter und führten als erste ihrer Art einen künstlichen Wiedereintritt durch und richteten den zurückkehrenden Satelliten auf den Ozean aus, wodurch die sehr geringe Wahrscheinlichkeit, dass die Fragmente Schaden anrichten würden, wenn eines von ihnen die Erdoberfläche erreichte, weiter verringert wurde.
Hardware-Zerstörung von Weltraumschrott
Im Jahr 2018 wurde ein Harpunensystem zum Auffangen von Weltraummüll getestet. RemoveDEBRIS – wurde von der Internationalen Raumstation (ISS) gestartet. Im September wird mit der Simulation von Tests zur Beseitigung von Weltraumschrott begonnen und anschließend mit der eigentlichen Arbeit fortgefahren. Mithilfe eines Netzes und einer Harpune versuchte der Satellit, mehrere tausend Trümmerstücke wegzuräumen, die derzeit die Erde umkreisen. Die Führung des Netzes und der Harpune erfolgte durch ein von Airbus gebautes visuelles Navigationssystem (VBN), das mit 2D-Kameras und 3D-LiDAR-Technologie ausgestattet ist.
Surrey Space Centre. Das RemoveDEBRIS-Netz schießt mit einer Geschwindigkeit von etwa 44 Meilen pro Stunde (20 Meter pro Sekunde) und zielt auf seine Beute in einer Entfernung von etwa 23 Fuß (7 Meter). Sobald das Netz gefangen ist, wird es in die Atmosphäre geschickt, wo das Paar beim Wiedereintritt zu Asche verbrennen sollte.
Detumbler – „Destroyer“ hat sich auf den Weg gemacht, um das kosmische Chaos zu bewältigen. Das von Airbus entwickelte neue Gerät wird an Satelliten angebracht, um unregelmäßige Bewegungen abzumildern, was bei künftigen Aufräummissionen zur Erfassung dieser Satelliten beitragen wird. Mit Mitteln der französischen Raumfahrtagentur (CNES) und ihrer Tech4SpaceCare-Initiative hat Airbus ein magnetisches Dämpfungsgerät entwickelt, das (unbegeistert) „Detumbler“ genannt wird.
Der ursprünglich im Jahr 2021 entwickelte Detumbler ist am Satelliten befestigt und nutzt ein zentrales Rotorrad und Magnete, um maßgeblich mit dem Erdmagnetfeld zu interagieren und Satelliten stabil zu halten, nachdem sie längst ausgefallen sind. Wenn der Satellit aus einem der oben genannten Gründe zu taumeln beginnt, wird der Detumbler ausgelöst und „verursacht, dass Wirbelströme als Reibungsdrehmoment wirken und dadurch die Bewegung abschwächen“.
Airbus weist darauf hin, dass Detumbler, der nur 100 Gramm wiegt, zukünftige Missionen wie ClearSpace-1 einfacher machen wird, indem er das chaotische Element eines taumelnden Satelliten eliminiert. Der erste große Test von Detumbler wird Anfang 2024 auf einer vom französischen Luft- und Raumfahrtunternehmen Exotrail entwickelten Mission stattfinden. Es wird an den Nanosatelliten Exo-0 angeschlossen, der vom bulgarischen Luft- und Raumfahrtunternehmen Endurostat gebaut wurde. Die Mission besteht darin, eine Reihe von „Stolpermanövern“ durchzuführen, um die Fähigkeit des Geräts zu testen, die Satellitenstabilität aufrechtzuerhalten.
Aktualisierte ESA-Richtlinien und -Anforderungen werden die Menge an Weltraummüll reduzieren
Im Jahr 2002 veröffentlichte das Inter-Agency Space Debris Coordination Committee (IADC) die IADC Space Debris Mitigation Guidelines, die als Grundlage für die UN Space Debris Mitigation Guidelines dienten. Auch für die Internationale Organisation für Normung (ISO) wurden internationale Standards zur Eindämmung von Weltraummüll entwickelt und von der Europäischen Gemeinschaft für Weltraumnormung (ECSS) übernommen. Diese Richtlinien garantieren gleiche Wettbewerbsbedingungen im industriellen Wettbewerb und einen sicheren Zugang zum Weltraum in der Zukunft und ESA-Experten unterstützen regelmäßig ihre Weiterentwicklung.
Aktualisierte ESA-Richtlinien und -Anforderungen werden die Menge an Weltraummüll reduzieren, die durch ESA-Aktivitäten entsteht. Sie traten im November 2023 in Kraft und stellen zugleich die ersten wesentlichen Schritte der Agentur zur Verwirklichung des Ziels der Zero Waste Charta dar. Die neue ESA-Richtlinie zur Eindämmung von Weltraummüll legt die Rollen und Verantwortlichkeiten innerhalb der ESA für die Eindämmung von Weltraummüll fest. Aber der Weltraum ist eine globale Ressource und die Maßnahmen der ESA allein werden nicht ausreichen. Die ESA hat einen „Null-Trümmer-Ansatz“ übernommen, der erstmals in der Agenda 2025 dargelegt wurde und darauf abzielt, die Entstehung von Trümmern in Erd- und Mondumlaufbahnen bis 2030 für alle künftigen Missionen, Programme und Aktivitäten der Agentur deutlich zu begrenzen.
Um andere zu ermutigen, einen ähnlichen Weg zu gehen, hat die ESA auch zur Ausarbeitung der Zero Waste Charter beigetragen. Die Charta wurde von mehr als 40 verschiedenen Interessenvertretern des Raumfahrtsektors entwickelt und ist eine globale Initiative, die alle Raumfahrtorganisationen unterzeichnen und sich für das gemeinsame Ziel einer abfallfreien Zukunft engagieren können.
In der Richtlinie wird erläutert, wie die Anforderungen der ESA zur Eindämmung von Weltraummüll (siehe unten) für alle von der ESA beschafften und verwalteten Missionen gelten. Außerdem wird ein Space Debris Mitigation Review Board eingeführt, das ESA-Generaldirektor Josef Aschbacher bei Aktivitäten berät, die möglicherweise nicht konform sind, beispielsweise bei der Verlängerung bestehender Missionen.
Die neuen ESA-Anforderungen zur Eindämmung von Weltraummüll bauen auf dem bestehenden europäischen System auf, das seit 2014 in Kraft ist, und führen eine Reihe zusätzlicher Anforderungen ein.
Diese beinhalten:
— Die Dauer der Entfernungsphase aus der erdnahen Umlaufbahn wurde von 25 auf maximal fünf Jahre verkürzt, unter zusätzlicher Berücksichtigung des Gesamtrisikos einer Missionskollision mit Weltraummüll während dieser Entfernungsphase und strengerer Anforderungen an Satellitenkonstellationen.
— Die Wahrscheinlichkeit einer erfolgreichen Zerstörung sollte mehr als 90 % betragen, während die Anforderungen für große Gruppen immer strenger werden.
— Weltraumobjekte, die in geschützten Orbitalregionen betrieben werden, die nicht als „geringes Risiko“ eingestuft sind, müssen mit Schnittstellen ausgestattet sein, um die Wartung durch eine aktive Trümmerbeseitigungsmission im Falle eines Ausfalls im Orbit zu erleichtern;
Mit den Anforderungen werden neue Anforderungen im Zusammenhang mit der Kollisionsvermeidung und der Koordinierung des Weltraumverkehrs eingeführt, die auf aktuellen Best Practices wie Reaktionszeiten für Kollisionswarnungen basieren. Zwei neue Herausforderungen im Zusammenhang mit der Vermeidung von Weltraummüll in Mondumlaufbahnen und Störungen der Radio- und optischen Astronomie werden ebenfalls mit vorläufigen Anforderungen angegangen, die in den kommenden Jahren weiterentwickelt werden.
Dazu gehören Technologien für eine erfolgreiche Passivierung – die Erschöpfung aller verbleibenden Energiequellen am Ende einer Mission durch Motorverbrennung, Kraftstoff- und/oder Druckentlüftung, Batterieerschöpfung und mehr. Dazu gehören auch Technologien zur aktiven Trümmerbeseitigung – die Entwicklung von Missionen zur Entfernung größerer Teile von Weltraummüll, bevor diese in Wolken gefährlicher Trümmer zerfallen, und die Entwicklung von Schnittstellen für Satelliten, um deren Entfernung während solcher Missionen zu erleichtern.
Mittlerweile entwickelt die ESA auch Technologien für den Einsatz am Boden und im Orbit, um unsere Fähigkeit zur Verfolgung und Überwachung von Weltraummüll zu verbessern, beispielsweise durch den Einsatz von Lasern, um kleine Trümmerobjekte zu identifizieren und vielleicht sogar zu entfernen.
Die Laserstation der ESA auf Teneriffa strahlt einen grünen Laser in den Himmel
Im November 2023 traten die neuen Leitlinien und Richtlinien zur Eindämmung von Weltraummüll der ESA in Kraft. Sie legen strengere Anforderungen für ESA-Missionen fest, die die Menge an zusätzlichen Trümmern, die sie im Orbit zurücklassen, erheblich reduzieren und einen Rahmen für die Erreichung der Neutralität von Weltraummüll schaffen.
1) Garantie für eine erfolgreiche Entsorgung
ESA-Missionen müssen die sichere Entsorgung von Weltraumobjekten durch Wiedereintritt oder Bergung in eine sichere Höhe mit einer Erfolgsquote von mehr als 90 % gewährleisten. Missionen sollten auch Schnittstellen umfassen, die ihre Entfernung aus der Umlaufbahn erleichtern würden, wenn die Selbstzerstörung fehlschlägt.
2) Verbesserung der Orbitalfreigabe
Je weniger Zeit ein Objekt im Orbit verbringt, desto geringer ist die Wahrscheinlichkeit, dass es mit einem anderen Objekt kollidiert und neue Trümmer erzeugt. Die maximale Verweildauer in geschützten erdnahen Umlaufbahnen am Lebensende neuer ESA-Missionen wurde von 25 Jahren auf nur fünf Jahre verkürzt. Auch für Missionen mit einer Konstellation von Satelliten gelten strengere Anforderungen.
3) Vermeiden Sie Kollisionen im Orbit
Kollisionsvermeidung – die Vermeidung einer möglichen Kollision mit einem Satelliten – ist mittlerweile ein fester Bestandteil von Missionen im erdnahen Orbit. Aufgrund der starken Zunahme der Weltraumaktivität und der zunehmenden Menge an Trümmern im Orbit steigt auch die Zahl der wöchentlich eingegangenen Kollisionswarnungen. Da das Risiko von Kollisionen zunimmt, müssen bessere Strategien zur Kollisionsvermeidung entwickelt werden – mithilfe von Automatisierung, Koordination des Weltraumverkehrs, neuen Kommunikationsprotokollen usw.
4) Vermeiden Sie innere Schäden
Es besteht Bedarf, die Überwachung des Satellitenzustands zu verbessern und robuste Passivierungstechniken zu implementieren, um zu verhindern, dass Satelliten von innen zerstört werden.
5) Verhinderung der absichtlichen Freisetzung von Weltraummüll.
Das absichtliche Freigeben von Gegenständen wie Schutzkappen, Objektivdeckeln und Raketenverkleidungen sollte auf ein Minimum beschränkt werden.
6) Verbesserte Risikobewertung von Unfällen auf der Erde
Es müssen standardisierte Tools und Methoden entwickelt werden, um das Risiko von Vorfällen vor Ort beim Wiedereintritt in Einrichtungen zu bewerten und um zu überprüfen, ob die Mission ordnungsgemäß auf die Bewältigung von Todesfällen am Lebensende ausgelegt ist.
7) Garantie für einen dunklen und ruhigen Himmel.
Maßnahmen zur Minimierung der Auswirkungen von Weltraumobjekten auf die optische und Infrarotastronomie sowie die Radioastronomie müssen identifiziert und umgesetzt werden, um einen dunklen und ruhigen Himmel aufrechtzuerhalten.
8) Außerhalb von Schutzgebieten
Andere Umlaufbahnen, wie sie beispielsweise von Konstellationen des Globalen Navigationssatellitensystems (GNSS) und Mondumlaufbahnen genutzt werden, sollten ebenfalls berücksichtigt und geschützt werden, um ihre langfristige Nachhaltigkeit sicherzustellen. Es sollten maßgeschneiderte Zero-Debris-Richtlinien formuliert und über die erdnahe Umlaufbahn und die geostationäre Umlaufbahn hinaus angewendet werden.