Weltraummüll: Was Regierungen fürchten

Stellen Sie sich eine dünne Schicht um die Erde vor, die vor Aktivität nur so wimmelt. Hier werden die Daten übertragen, die unsere moderne Welt antreiben: Wettervorhersagen, Finanztransaktionen, globale Kommunikation, GPS-Signale. Doch diese lebenswichtige Ader wird immer stärker verstopft, nicht durch Staus, sondern durch eine stille und unsichtbare Bedrohung: Weltraummüll. Millionen von Fragmenten, von der Größe einer Schraube bis zur Größe eines Busses, rasen mit schwindelerregenden Geschwindigkeiten von über 28.000 km/h. Bei diesem Tempo kann selbst ein Farbsplitter einem funktionierenden Satelliten oder der Internationalen Raumstation katastrophalen Schaden zufügen.

Was Regierungen und Raumfahrtagenturen am meisten fürchten, ist nicht eine einfache Kollision, sondern ein verheerender Dominoeffekt, bekannt als das "Kessler-Syndrom". Diese Kettenreaktion könnte ganze Bereiche der Erdumlaufbahn für Generationen unbrauchbar machen. Angesichts dieser wachsenden Gefahr hat ein Wettlauf gegen die Zeit begonnen. Es geht nicht mehr nur darum, neue Technologien zu starten, sondern darum, ausgeklügelte Methoden zu entwickeln, um zu verhindern, dass sich unser Tor zum Weltraum für immer schließt.

Um das Ausmaß des Problems zu verstehen, muss man zuerst den Feind kennen. Weltraummüll, auch "orbitale Verschmutzung" genannt, ist jedes vom Menschen geschaffene Objekt in der Erdumlaufbahn, das keine nützliche Funktion mehr hat.

Gefahren jeder Größe

Die Gefährlichkeit eines Trümmerteils ist nicht immer proportional zu seiner Größe. Die kinetische Energie (abhängig von Masse und dem Quadrat der Geschwindigkeit) ist der entscheidende Faktor. Man teilt den Weltraummüll im Allgemeinen in drei Kategorien ein:

• Größer als 10 cm: Ihre Zahl beläuft sich auf etwa 36.500. Sie sind die gefährlichsten Objekte und können einen Satelliten oder ein Raumschiff vollständig zerstören. Dazu gehören außer Dienst gestellte Satelliten, Oberstufen von Raketen und große Trümmerteile von Kollisionen. Sie werden aktiv vom Boden aus verfolgt.
• Zwischen 1 cm und 10 cm: Schätzungsweise mehr als eine Million dieser Objekte sind zu klein, um zuverlässig verfolgt zu werden, aber groß genug, um kritische Schäden oder sogar den Verlust eines Satelliten zu verursachen, wenn sie ein lebenswichtiges Bauteil treffen.
• Kleiner als 1 cm: Es gibt mehr als 130 Millionen dieser Mikroteilchen. Obwohl sie einen Satelliten nicht zerstören können, erodieren sie Oberflächen, beschädigen Solarpaneele und können empfindliche Instrumente schädigen. Die Windschutzscheibe eines Space Shuttles musste bereits wegen des Einschlags eines einfachen Farbsplitters ausgetauscht werden.

Woher kommt all dieser Weltraumschrott?

Die Weltraumverschmutzung ist das Erbe von über 60 Jahren Raumfahrtaktivitäten. Ihre Quellen sind vielfältig:

1. Satelliten am Ende ihrer Lebensdauer: Tausende von Satelliten, die seit Sputnik im Jahr 1957 gestartet wurden, sind heute inerte "Geister".
2. Raketenstufen: Die Teile von Trägerraketen, die verwendet werden, um Satelliten in die Umlaufbahn zu bringen, werden nach Abschluss ihrer Mission oft zurückgelassen.
3. Explosionen im Orbit: Die Hauptursache für die Entstehung neuer Trümmerteile. Sie können durch Treibstoffreste oder explodierende Batterien in alten Raumfahrzeugen verursacht werden.
4. Unbeabsichtigte Kollisionen: Das traurigste Beispiel ist die Kollision von 2009 zwischen dem aktiven Kommunikationssatelliten Iridium 33 und dem ausgedienten russischen Militärsatelliten Kosmos-2251. Dieser Zusammenstoß allein erzeugte mehr als 2.300 verfolgbare Trümmerteile.
5. Antisatellitenwaffen-Tests (ASAT): Einige Länder haben Raketen getestet, die Satelliten im Orbit zerstören können. Dabei entstanden riesige Wolken aus extrem gefährlichen und langlebigen Trümmerteilen.

Der wahre Albtraum der Raumfahrtplaner wurde bereits 1978 vom NASA-Wissenschaftler Donald J. Kessler theoretisiert. Das "Kessler-Syndrom" beschreibt ein Szenario, bei dem die Dichte von Trümmerteilen im niedrigen Erdorbit einen kritischen Schwellenwert erreicht.

An diesem Punkt erzeugt eine einzige Kollision eine Wolke neuer Trümmerteile. Jedes dieser Fragmente erhöht die Wahrscheinlichkeit weiterer Kollisionen, die wiederum noch mehr Trümmerteile erzeugen. Diese selbsterhaltende Kettenreaktion beschleunigt sich exponentiell, bis sie einen unüberwindbaren Trümmergürtel um die Erde bildet.

Die Folgen für unsere vom Weltraum abhängige Zivilisation wären katastrophal:

• Verlust wesentlicher Dienste: Ende von GPS, präzisen Wettervorhersagen, Satellitenkommunikation und Direktfernsehen.
• Gefahren für Astronauten: Die Internationale Raumstation, die bereits mehrmals pro Jahr Ausweichmanöver durchführen muss, wäre nicht mehr zu halten.
• Ende des Zugangs zum Weltraum: Der Start neuer Raketen würde extrem riskant werden. Zukünftige Weltraumerkundung, Missionen zum Mars oder zum Mond – alles wäre für Jahrzehnte, wenn nicht Jahrhunderte, gefährdet.

Im Bewusstsein der Gefahr haben Raumfahrtagenturen weltweit Richtlinien eingeführt, um die Entstehung neuer Trümmerteile zu begrenzen. Diese Maßnahmen fallen unter den Begriff "Mitigation", also die Vermeidung.

Die 25-Jahre-Regel

Sie ist der Eckpfeiler der Vermeidung. Internationale Richtlinien empfehlen, dass jeder Satellit, der in eine niedrige Erdumlaufbahn (unter 2000 km) gebracht wird, innerhalb von 25 Jahren nach Missionsende aus dem Orbit entfernt wird. Dafür gibt es zwei Möglichkeiten:

• Der kontrollierte Wiedereintritt in die Atmosphäre: Der Satellit nutzt seine letzten Treibstoffreserven, um abzubremsen und seine Umlaufbahn zu senken. Er taucht dann in die Atmosphäre ein, wo er durch die Reibung größtenteils verglüht und zerfällt.
• Der Friedhofsorbit: Für Satelliten in einer geostationären Umlaufbahn (auf 36.000 km Höhe) wäre ein Wiedereintritt in die Atmosphäre viel zu treibstoffintensiv. Sie werden daher in einen "Friedhofsorbit" geschickt, der einige hundert Kilometer höher liegt und wo sie aktive Satelliten nicht stören.

Die systematische Passivierung

Um Explosionen im Orbit zu vermeiden, ist ein Verfahren namens "Passivierung" mittlerweile Standard. Am Ende seiner Lebensdauer muss ein Satellit oder eine Raketenstufe von allen gespeicherten Energiequellen befreit werden: Treibstofftanks werden entleert und Batterien abgeklemmt, um jegliches Risiko eines Kurzschlusses oder einer späteren Explosion zu vermeiden.

Design für den Zerfall (Design for Demise - D4D)

Ingenieure arbeiten heute daran, Satelliten so zu konzipieren, dass sie beim Wiedereintritt in die Atmosphäre leichter und vollständiger zerfallen. Dies beinhaltet die Verwendung von Materialien mit niedrigeren Schmelzpunkten und die Vermeidung hochfester Legierungen wie Titan für große Bauteile, die den Wiedereintritt überstehen und auf die Erde stürzen könnten.

Überwachung und Ausweichmanöver

Das US Space Command (USSPACECOM) führt einen öffentlichen Katalog mit mehr als 27.000 verfolgbaren Objekten. Mithilfe eines weltweiten Netzwerks aus Radaren und Teleskopen kann es Flugbahnen vorhersagen und Satellitenbetreiber bei Kollisionsgefahr warnen. Diese können dann ein Ausweichmanöver durchführen, um sich in Sicherheit zu bringen.

Die Vermeidung ist unerlässlich, löst aber nicht das Problem des bereits vorhandenen Mülls. Dafür muss man zur "aktiven Beseitigung" übergehen, einem aufstrebenden Technologiebereich, in dem Lösungen entwickelt werden, die der Science-Fiction würdig sind.

Harpunen und Netze

Die europäische Mission RemoveDEBRIS hat erfolgreich mehrere Techniken getestet. Eine davon besteht darin, eine Harpune auf ein Zielobjekt abzufeuern, um fest daran anzudocken und es dann in Richtung Atmosphäre zu ziehen. Ein anderer Ansatz war der Einsatz eines großen Netzes, um ein rotierendes Objekt einzufangen.

Weltraumschlepper mit Roboterarmen oder Magneten

Das japanische Start-up Astroscale hat seine Mission ELSA-d gestartet, um eine magnetische Einfangtechnologie zu demonstrieren. Ein "Jäger"-Satellit nähert sich einem "Kunden"-Satelliten (der zuvor mit einer Andockplatte ausgestattet wurde) und dockt magnetisch an, um ihn anschließend aus der Umlaufbahn zu entfernen. Andere Projekte, insbesondere von der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) vorangetrieben, konzentrieren sich auf den Einsatz von Roboterarmen, um nicht-kooperative Trümmerteile zu greifen. Einige Experten erwägen sogar die Rolle, die zukünftige Schwerlastträgerraketen im Rahmen von Starship-Missionen bei der Erfassung und Deorbitierung massiver Trümmerteile spielen könnten.

Laser von der Erde aus

Ein futuristischerer Ansatz ist der Einsatz von leistungsstarken, bodengestützten Lasern. Die Idee ist nicht, das Trümmerteil zu zerstören, was nur noch mehr Fragmente erzeugen würde, sondern es leicht "anzustoßen". Durch das Erhitzen einer seiner Seiten wird durch Laserablation ein kleiner Schub erzeugt. Wird dieser Impuls regelmäßig wiederholt, kann er die Flugbahn des Objekts so weit verändern, dass sein Absturz in die Atmosphäre beschleunigt wird.

Die Gleichung der orbitalen Verschmutzung wird durch das Aufkommen von Mega-Konstellationen wie Starlink von SpaceX oder OneWeb komplizierter. Diese Projekte sehen den Einsatz von Zehntausenden von Satelliten in der niedrigen Erdumlaufbahn vor, um weltweiten Internetzugang zu ermöglichen. Das rasante Tempo der Starts, verdeutlicht durch den SpaceX-Startkalender 2026 und andere Akteure, erhöht die Objektdichte im Orbit drastisch.

Diese neue Ära der Raumfahrt erfordert eine größere Verantwortung. Die Betreiber dieser Konstellationen sind sich dessen bewusst und integrieren modernste Technologien:

• Autonome Ausweichsysteme: Ihre Satelliten sind in der Lage, Kollisionsrisiken zu erkennen und ihre Flugbahn autonom, ohne menschliches Eingreifen, zu ändern.
• 100 % erfolgreiche Deorbitierung: Sie sind so konzipiert, dass sie am Ende ihrer Lebensdauer mithilfe ihres elektrischen Antriebs automatisch deorbitieren, wobei eine Zuverlässigkeitsrate von 100 % angestrebt wird.
• Niedrige Umlaufbahn: Sie operieren in relativ geringen Höhen (um 550 km), wo der verbleibende atmosphärische Widerstand sicherstellt, dass ein ausgefallener Satellit innerhalb weniger Jahre auf natürliche Weise abstürzt und verglüht, anstatt Jahrhunderte oder Jahrtausende in höheren Umlaufbahnen zu verbleiben.

Diese privaten Initiativen reichen jedoch nicht aus. Die internationale Gemeinschaft ist sich einig, dass dringend von bloßen "Richtlinien" zu einer echten, verbindlichen Regelung für das Weltraumverkehrsmanagement (Space Traffic Management) übergegangen werden muss, ähnlich der Flugsicherung, um eine nachhaltige Zukunft für die Raumfahrt zu gewährleisten.