Weltraumschrott gefährdet Raumfahrt

Die NASA hat angekündigt, dass sie drei Studien finanzieren wird, um das wachsende Problem des Weltraummülls zu verstehen und herauszufinden, welche Maßnahmen es entschärfen könnten.

Mit der zunehmenden Anzahl von Satelliten in der erdnahen Umlaufbahn (LEO) wird Weltraumschrott zu einer echten Bedrohung für Raumfahrzeuge, den Zugang zum Weltraum und die Internationale Raumstation sowie für die Wirtschaft, die von Unternehmen wie SpaceX, Amazon und traditionellen Akteuren der Verteidigungs- und Raumfahrtindustrie wie Boeing, Northrup Grumman, Thales, Lockheed Martin und Airbus in der LEO-Umlaufbahn aufgebaut wird.

Wie die NASA feststellt, besteht Weltraumschrott hauptsächlich aus missionsbezogenem und fragmentiertem Schrott, nicht funktionsfähigen Raumfahrzeugen und verlassenen Raketenstufen – allesamt von Menschen gemacht. Die NASA sagt, sie nehme die Bedrohung durch Weltraumschrott ernst.

„Orbitaler Müll ist eine der großen Herausforderungen unserer Zeit“, sagte Bhavya Lal, stellvertretende Verwalterin des Büros für Technologie, Politik und Strategie im NASA-Hauptquartier.

Die von der NASA finanzierte Forschung zielt darauf ab, die Dynamik der orbitalen Umgebung zu verstehen und Strategien zu erforschen, um die Entstehung von Trümmern zu begrenzen und die Auswirkungen vorhandener Trümmer zu mildern.

„Die Aufrechterhaltung unserer Fähigkeit, den Weltraum zu nutzen, ist von entscheidender Bedeutung für unsere Wirtschaft, unsere nationale Sicherheit und das Wissenschafts- und Technologieunternehmen unseres Landes. Mit diesen Preisen werden Forschungsarbeiten finanziert, die uns helfen, die Dynamik der orbitalen Umgebung zu verstehen und aufzuzeigen, wie wir Strategien entwickeln können, um die Entstehung von Trümmern zu begrenzen und die Auswirkungen vorhandener Trümmer zu mindern“, sagte Lal.

Letzte Woche schlug der leitende Vorsitzende der Federal Communications Commission neue Regeln vor, um die Anzahl der Jahre, die LEO-Satellitenbetreiber ihre Satelliten nach Beendigung einer Mission entsorgen müssen, von 25 auf fünf Jahre zu reduzieren. Der Vorschlag wird den Vorsitzenden der FCC zur Abstimmung vorgelegt.

Aktive Satelliten (gelbe Punkte), inaktive Satelliten (blaue Punkte), Raketenkörper (lila Punkte), Trümmer und nicht kategorisierte Materie (rosa Punkte)

Ein Forschungsantrag, der von der NASA finanziert werden soll, geht an den Erfinder des ASTRIAgraph der University of Texas, einem Überwachungssystem für den Weltraumverkehr, das aktive Satelliten (gelbe Punkte), inaktive Satelliten (blaue Punkte), Raketenkörper (lila Punkte), Trümmer und nicht kategorisierte Materie (rosa Punkte) erfasst.

ASTRIAgraph zeigt einen sehr überfüllten erdnahen Orbit, der in Zukunft noch stärker überlastet sein wird. SpaceX plant, seine Starlink-Flotte von heute über 2.000 Satelliten auf 42.000 Satelliten zu erweitern. Im Jahr 2020 genehmigte die FCC den Plan von Jeff Bezos‘ Projekt Kuiper, 3.236 Satelliten für den künftigen SpaceX-Konkurrenten Starlink zu betreiben. China hofft, über 7.800 Satelliten in die Umlaufbahn zu bringen, wie aus den Unterlagen bei der Internationalen Fernmeldeunion (ITU) der UN hervorgeht.

Die ITU verwaltet das von den Satellitenbetreibern genutzte Funkfrequenzspektrum, aber es gibt keine globale Regulierungsbehörde, die kontrolliert, wie viele Satelliten in den Weltraum aufsteigen.

Die Sensoren des Weltraumüberwachungsnetzes (Space Surveillance Network, SSN) des Pentagons erfassen 27.000 Stücke Weltraumschrott, sowohl von Menschenhand geschaffene als auch Meteoroiden, wenn sie in der erdnahen Umlaufbahn einen Durchmesser von fünf Zentimetern und in der geosynchronen Umlaufbahn einen Durchmesser von etwa einem Meter haben.

Der SSN erfasst nicht die weitaus größere Anzahl kleinerer Trümmerteile in der erdnahen Umlaufbahn, die laut NASA immer noch groß genug sind, um die bemannte Raumfahrt und Robotermissionen zu gefährden.

Nach Angaben der NASA gibt es 23.000 Trümmerteile, die größer als ein Softball sind und die Erde mit einer Geschwindigkeit von bis zu 28.163 km/h umkreisen.

ASAT- oder Anti-Satellitentests verschärfen das Trümmerproblem zusätzlich. China hat 2007 bei einem ASAT-Test einen alten Wettersatelliten mit einer Rakete zerstört und dabei über 3.500 große, verfolgbare Trümmerteile und viele weitere kleine, nicht verfolgbare Trümmerteile erzeugt.

Im November 2021 führte Russland einen ASAT-Test mit direktem Aufstieg durch, bei dem nach Angaben des US-Weltraumkommandos mindestens 1 500 verfolgbare Orbitaltrümmer erzeugt wurden.

Nach Angaben der NASA hat ein Expertengremium die drei Vorschläge bewertet und ausgewählt:

„Adaptive Space Governance and Decision-Support using Source-Sink Evolutionary Environmental Models“, eingereicht von Richard Linares und Danielle Wood vom Massachusetts Institute of Technology und Moriba Jah von der University of Texas-Austin

„An Integrated Assessment Model for Satellite Constellations and Orbital Debris“ (Ein integriertes Bewertungsmodell für Satellitenkonstellationen und Weltraummüll), eingereicht von Akhil Rao vom Middlebury College, Daniel Kaffine von der University of Colorado-Boulder und Brian Weeden von der Secure World Foundation

„Communication and Space Debris: Connecting with Public Knowledges and Identities“, eingereicht von Patrice Kohl, Sergio Alvarez und Philip Metzger von der University of Central Florida