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Weltraummüll über der Erde

Granaten im All: Gefährlicher Weltraummüll

Seit fast 60 Jahren schickt die Menschheit Satelliten ins All. Damit hat sich die Raumfahrt mittlerweile selbst ein Problem geschaffen: Denn der Schrott früherer Weltraummissionen schwirrt weiter in Erdumlaufbahnen herum und stellt eine Gefahr für aktive Satelliten dar.

Weltraum 10.04.2015

Ausrangierte Satelliten, Treibstofftanks, Startmodule, Bolzen oder auch Reste vom Lack der Raumfahrzeuge - Weltraummüll schießt in allen möglichen Größen durchs erdnahe All. Mittlerweile gibt es Millionen solcher Teile und Teilchen. Die meisten sind winzig - kleiner als ein Millimeter.

Solche Teilchen schlagen häufig auf Satelliten und Raumfahrzeugen ein - bei zurückgekehrten Raumfahrzeugen lassen sich oft Zehntausende Mikrokrater an der Außenhülle zählen. Jeder Einschlag wirft wieder weitere Partikel - Farbe und Metall - ins All.

Ungefähr 29.000 Überreste der Raumfahrt im Orbit sind größer als zehn Zentimeter. Solche Trümmer werden von den großen Raumfahrtbehörden wie ESA und NASA allerdings überwacht. Die Umlaufbahnen, auf denen sich Teile bewegen, die größer als etwa ein Smartphone sind, sind bekannt. Ausweichmanöver gehören daher zur Routine von Satelliten und der Internationalen Raumstation (ISS).

Ausweichen kann der orbitale Schrott freilich nicht - und wenn solche Teile aufeinandertreffen, werden manchmal mit einem Schlag Abertausende neue Trümmer in Umlaufbahnen um die Erde geschleudert.

Bis zu 30.000 km/h schnell

Problematisch sind vor allem Bruchstücke mit einer Größe von ein bis zehn Zentimetern Größe: Davon gibt es fast 750.000 Stück. Sie sind zu klein, um von Radarsystemen überwacht zu werden, aber groß genug, um verheerende Schäden anzurichten, erklärt Carsten Wiedemann vom Institut für Raumfahrtsysteme an der Technischen Universität Braunschweig.

Ö1-Sendungshinweis

Über dieses Thema berichtete auch "Wissen aktuell", 10.4.2015, 13.55 Uhr.

Orbit des Weltraummülls

ESA

Kreisender "Space Junk": Orbits des Weltraummülls um die Erde

Das Problem ergebe sich aus der Geschwindigkeit, die Objekte in der Erdumlaufbahn erreichen – sie rasen mit bis zu 30.000 km/h aufeinander zu. Zum Vergleich: Eine Gewehrkugel erreicht eine Geschwindigkeit von 4.000 km/h.

Was das im Falle eines Aufschlags bedeutet, erklärt Carsten Wiedemann sehr anschaulich: "Bei einer solchen Geschwindigkeit setzt ein ein bis zwei Zentimeter großes Trümmerstück etwa die kinetische Energie frei, die der Sprengkraft einer Handgranate entspricht. Und wenn man in einem teuren Wissenschaftssatelliten eine Handgranate zündet, ist der danach nicht mehr zu gebrauchen."

Kollision zweier Satelliten

Solche Einschläge sind auch schon vorgekommen. Anfang 2009 krachten ein ausgedienter russischer Satellit und ein aktiver US- Kommunikationssatellit aufeinander - beide zerbarsten explosionsartig in Tausende Teile, die jetzt als Weltraummüll um die Erde kreisen.

Und erst Mitte 2014 hat ein unbekanntes Kleinteil ein Loch von zehn mal 13 Zentimetern in die Sonnensegel der ISS gerissen - als hätte ein Kugelstoßer eine Eisenkugel durch den Energielieferanten der Raumstation geschossen.

Die ISS ist zumindest teilweise mit Schutzschilden ausgestattet: Doppelwände aus Aluminium sollen kleine Trümmer abfangen - an der ersten Wand werden solche Splitter durch den Aufschlag gebremst und in eine Wolke aus Kleinstpartikeln aufgestreut, bevor sie auf eine - in etwas Abstand gelegene - zweite Schutzwand schlagen.

Unbemannte Satelliten allerdings, so Wiedemann, seien nur selten mit Schutzsystemen ausgestattet. Die geplante Lebensdauer der ISS betrage aber auch ein Vielfaches von Kleinsatelliten, die im Schnitt nur fünf bis sieben Jahre betrieben werden. Derzeit gebe es ungefähr 100 aktive und 700 inaktive Satelliten im Erdorbit in gefährdeten Bahnhöhen.

Steigende Trümmerdichte

Die ISS liegt dabei relativ sicher, denn ihre Umlaufbahn verläuft etwa 400 Kilometer über der Erde - und damit deutlich tiefer als die meisten Schrottteile fliegen. Denn die wirkliche Gefahrenzone liege bei ungefähr 800 bis 900 Kilometer Höhe, wo die höchste Trümmerdichte besteht. Und wo aus bahnmechanischen Gründen auch die meisten Wissenschafts- und Erdbeobachtungssatelliten kreisen müssten, erklärt Raumfahrtexperte Wiedemann.

Loch in Sonnenpanel

ESA

Auch das Solarmodul des Weltraumteleskops Hubble bekam schon einen Treffer ab

Je näher die Trümmer aneinander liegen, desto wahrscheinlicher ist auch eine gefürchtete Kettenreaktion, bekannt als Kessler-Syndrom. Dabei komme es durch immer wieder auftretende Kollisionen von Trümmern verschiedener Größe zu einem exponentiellen Ansteigen der Anzahl von Weltraummüll - ein immer dichterer Ring aus Weltraummüll um die Erde wäre die Folge.

Die gute Nachricht: Das Kessler-Syndrom beschreibt keinen plötzlichen Anstieg, sondern einen jahrzehnte- bis jahrhundertelangen Effekt. Und noch sei kein unumkehrbar kritisches Stadium erreicht, beschwichtigt Experte Wiedemann.

Weltraummüll-Abfuhr

Das Wichtigste sei, dass künftig keine weiteren Trümmerstücke im Weltraum erzeugt werden. Denn dann könne sich das Problem noch quasi von selbst lösen: alle Objekte, die sich auf erdnahen Bahnen befinden, sind einer Restreibung durch die Atmosphäre ausgesetzt und werden irgendwann in die Atmosphäre eintreten und verglühen – je näher an der Erde, desto schneller. Es gebe also einen gewissen Selbstreinigungseffekt, erklärt Wiedemann.

Das derzeitige Ziel internationaler Richtlinien ist, dass Raumfahrzeuge und deren Teile innerhalb von 25 Jahren wieder in die Erdatmosphäre eintreten sollen. In Bahnhöhen von 800 Kilometern würde zwar auch Restreibung bestehen, aber der Abstieg deutlicher länger dauern - Jahrhunderte -, deshalb werde schon jetzt darauf geachtet, Satelliten am Ende ihres Einsatzes in entsprechend niedrige Umlaufbahnen zu steuern.
Hochrisikoelemente, die jetzt schon im All sind und deren Laufbahnen auf Kollisionskurs mit anderen Objekten liegen, könne man versuchen aus der Umlaufbahn zu holen.

Insgesamt seien die großen Raumfahrtbehörden mittlerweile darum bemüht, keinen Müll mehr zu hinterlassen. Schon aus Eigeninteresse, um neue Missionen nicht dieser Gefahr auszusetzen, meint Wiedemann. Aber gerade die aufkommende - auch kommerzielle - Raumfahrt achte darauf zu wenig. Abhilfe könnte eine entsprechende Gesetzgebung schaffen.

Isabella Ferenci, Ö1-Wissenschaft

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