Arten von Weltraummüll
Wie bereits erwähnt, gibt es zwei Arten von Weltraummüll: künstlichen und natürlichen Müll:
- Natürlicher Weltraummüll stammt von Meteoroiden, die die Sonne seit Millionen von Jahren umkreisen und in unsere Umlaufbahn gelangen können, wenn sie beispielsweise durch eine Kollision aus der Bahn geworfen werden. Die Größe dieser Objekte reicht von winzigen Staubpartikeln bis hin zu großen Felsbrocken.
- Künstlicher Weltraummüll ist das, was als Ergebnis von Weltraummissionen, Starts und Aktivitäten in der Umlaufbahn zurückbleibt. Zu diesem vom Menschen verursachten Weltraumschrott gehören ausgediente Satelliten, Raketenstufen, Fragmente, die bei Kollisionen zwischen in Betrieb befindlichen Satelliten oder anderen Objekten entstehen, und sogar Teile, die bei routinemäßigen Wartungsarbeiten an Bord eines Raumfahrzeugs freigesetzt werden.
Ursachen von Weltraummüll
Die Hauptursachen für künstlichen Weltraummüll sind Weltraumstarts, Satelliten und der unkontrollierte Wiedereintritt von Artefakten.
- Weltraumstarts: Jedes Mal, wenn eine Rakete oder ein anderes Raumfahrzeug in den Weltraum geschossen wird, hinterlässt es eine Spur von ausrangierten Teilen. Zu diesen Teilen gehören Treibstofftanks und Oberstufen, die jahrzehntelang in der Umlaufbahn bleiben können, bevor sie schließlich wieder in die Erdatmosphäre eintreten.
- Satelliten: In Betrieb befindliche Satelliten können Weltraummüll erzeugen, wenn sie miteinander oder mit anderen Trümmerteilen zusammenstoßen. Außerdem können defekte Satelliten jahrelang in der Umlaufbahn bleiben und eine Gefahr für andere Satelliten und Weltraummissionen darstellen.
- Unkontrollierter Wiedereintritt von Artefakten: Gegenstände, die sich in der Erdumlaufbahn befinden, können beim Eintritt in die Atmosphäre zerbrechen und weitere Trümmer zurücklassen. Beispiele hierfür sind Teile vergangener Space Shuttle-Missionen und Komponenten früher sowjetischer ASAT-Tests (Anti-Satelliten).
Die Gefahren des Weltraummülls
Das Vorhandensein von Weltraummüll birgt mehrere Risiken für Astronauten und Raumfahrzeuge in erdnahen Umlaufbahnen (low-earth orbits, LEO) und für Betriebssatelliten in geostationären Umlaufbahnen (geostationary orbits, GEO).
Sollte ein Astronaut oder ein Raumfahrzeug in einer erdnahen Umlaufbahn auch nur von einem kleinen Stück Weltraummüll getroffen werden, besteht die reale Gefahr einer Beschädigung des Raumfahrzeugs oder sogar einer schweren Verletzung des Astronauten, vor allem, wenn er und der Weltraumschrott mit hoher Relativgeschwindigkeit unterwegs sind.
Auch Künstliche Satelliten können durch Kollisionen mit Weltraummüll beschädigt werden, so dass sie möglicherweise unbrauchbar werden oder sogar zerstört werden, wodurch noch mehr Trümmer entstehen.
Mit zunehmender Menge an Weltraumschrott besteht die Gefahr, dass das „Kessler-Syndrom“ eintritt, bei dem durch Kollisionen mit Weltraumschrott so viel neuer Weltraumschrott entsteht, dass es nicht mehr sicher ist, Missionen in den Weltraum zu starten, wodurch unsere Möglichkeiten zur Erforschung des Weltraums und zur Durchführung wissenschaftlicher Forschungen stark eingeschränkt werden.
Strategien für den Umgang mit Weltraummüll
Organisationen wie die NASA und die Europäische Weltraumorganisation (ESA) haben Strategien entwickelt, um die Risiken zu mindern, die von den großen Mengen an Weltraummüll in der Erdumlaufbahn ausgehen. Diese Strategien lassen sich in drei Hauptbereiche unterteilen: aktive Entfernung von Weltraummüll, Ablenkung von Weltraummüll sowie Vorbeugung und Abschwächung von künftigem Weltraummüll, wobei jeder dieser Bereiche seine eigenen Herausforderungen mit sich bringt.
1. Aktive Trümmerbeseitigung
Wie der Name schon sagt, beinhaltet die aktive Trümmerbeseitigung die physische Entfernung von Trümmern aus dem Weltraum. Dazu gibt es verschiedene Methoden, wie z. B. Roboterarme, Netze und bei größeren Objekten sogar Raumharpunen. Nach dem Einsammeln können die Trümmer dann aus der Umlaufbahn entfernt werden und in der Erdatmosphäre verglühen. Allerdings haben sich Kostenbeschränkungen als eine Herausforderung für den Start dieser Art von Missionen ins All erwiesen.
2. Ablenkung von Trümmern
Bei dieser Technik geht es darum, die Flugbahn von Trümmern so zu verändern, dass sie keine Gefahr mehr für operative Satelliten, Raumfahrzeuge oder Astronauten darstellen. Dazu können bodengestützte Laser eingesetzt werden, die auf Teleskopen montiert sind und Objekte von Kollisionskursen ablenken können. Auch hier sind die Kosten für den Bau von Lasern, die stark genug sind, um große Entfernungen im Weltraum zu überwinden und große Objekte von potenziellen Kollisionen abzulenken, ein Hindernis für den Einsatz dieser Methode.
3. Vorbeugung und Entschärfung künftiger Trümmerteile
Die Entwicklung von Satelliten und Raumfahrzeugen, die am Ende ihrer Lebensdauer sicher aus der Umlaufbahn entfernt werden können, ohne zu zerbrechen, und die Verwendung treibstoffsparender Raketen für den Start werden dazu beitragen, die Menge der im Weltraum zurückgelassenen Trümmer zu verringern. Um wirklich effektiv zu sein, ist eine internationale Zusammenarbeit erforderlich, um sicherzustellen, dass alle die gleichen Richtlinien befolgen.
Eine Liste von Organisationen, die sich mit Weltraummüll beschäftigen
Da das Problem des Weltraummülls immer mehr ins Bewusstsein gerückt ist, haben mehrere Organisationen an Lösungen für dieses Problem gearbeitet. Beispiele hierfür sind:
1. Die Europäische Weltraumorganisation (ESA)
Die ESA hat ein Programm zur Eindämmung und Beseitigung von Weltraummüll ins Leben gerufen, das auch die Erforschung der Ursachen von Weltraummüll umfasst.
2. NASA
Die NASA hat dankenswerter Weise ein „Orbital Debris Program Office“ eingerichtet, das sich mit der Verringerung des Risikos für die bemannte Raumfahrt und für Satelliten in der Umlaufbahn durch Weltraummüll befasst.
3. Inter-Agency Space Debris Coordination Committee (IADC)
Dieser Ausschuss, der sich aus Vertretern von elf verschiedenen Raumfahrtbehörden aus der ganzen Welt zusammensetzt, arbeitet an der Koordinierung der internationalen Bemühungen zur Eindämmung des Weltraummülls.
4. ClearSpace
Das 2018 gegründete Unternehmen arbeitet an der Entwicklung von Technologien zur Beseitigung großer Weltraummüllteile aus der Umlaufbahn.
5. RemoveDebris
Das internationale Kooperationsprojekt RemoveDebris bringt Unternehmen und Universitäten zusammen, um Methoden zum sicheren und effizienten Einfangen, Deorbitieren und Entsorgen von kleinen Weltraummüllteilen zu erforschen.
Schlussfolgerung
Weltraummüll kann natürlich oder künstlich sein, aber die zunehmende Menge an künstlichem, vom Menschen verursachtem Weltraummüll in der Erdumlaufbahn stellt ein immer größeres Risiko für Satelliten, Raumfahrzeuge, Astronauten und sogar für unsere Fähigkeit dar, den Weltraum überhaupt zu erkunden.
Eine Reihe von Organisationen hat damit begonnen, praktikable Lösungen zur Beseitigung und Vermeidung von Weltraummüll zu untersuchen.
Um das Ziel zu erreichen, die Weltraumaktivitäten sicherer zu machen, müssen Regierungen und internationale Organisationen zusammenarbeiten, um sicherzustellen, dass Raketen und Satelliten mit Blick auf ihre Sicherheit und ihr Ende der Lebensdauer konstruiert werden. Außerdem sind internationale Strategien erforderlich, um vorhandenen Weltraumschrott abzulenken oder zu entfernen, damit auch künftige Generationen den Weltraum sicher erkunden können.
Häufig gestellte Fragen (FAQs):
Was ist Weltraummüll?
Weltraummüll kann sich auf natürliche oder künstliche Objekte im Weltraum beziehen, in der Regel handelt es sich jedoch um defekte, von Menschenhand geschaffene Gegenstände, die sich in einer Umlaufbahn um die Erde befinden. Diese können von großen Objekten wie veralteten Satelliten bis hin zu kleinen Fragmenten von Maschinen und anderen Materialien reichen, die von Menschen zurückgelassen wurden. Explosionen können durch Treibstoffreste ausgelöst werden, die in Tanks oder Treibstoffleitungen verblieben sind, während Weltraummüll eine ernsthafte Bedrohung für bemannte und unbemannte Raumfahrzeuge darstellen kann. Ein Trümmerteil von nur wenigen Zentimetern Durchmesser kann die explosive Wirkung einer Handgranate haben, wenn es mit hoher Geschwindigkeit auf ein Objekt trifft.
Wie viel Weltraummüll gibt es derzeit?
Die Europäische Weltraumorganisation (ESA) schätzt, dass sich mehr als 34.000 Trümmerteile mit einem Durchmesser von mehr als 10 cm in der Erdumlaufbahn befinden. Nach Angaben der NASA gibt es mehr als 500.000 Weltraummüllteile von der Größe einer Murmel oder größer, hinzu kommen Millionen kleinerer Objekte, die schwerer zu erfassen sind.
Die Menge des Weltraummülls hat seit dem Start von Sputnik 1 im Jahr 1957 zugenommen, da in den darauffolgenden Jahren vermehrt Objekte wie Kommunikationssatelliten eingesetzt wurden. Durch Kollisionen mit bereits vorhandenem Weltraummüll und durch neue Starts nimmt die Menge des Weltraummülls in der Erdumlaufbahn weiter zu.
Kann Weltraummüll die Erde treffen?
Obwohl die meisten Weltraummüllteile in der Erdatmosphäre verglühen, ist es dennoch möglich, dass sie die Erdoberfläche erreichen und dort Schaden anrichten. Bei einem Vorfall im Jahr 1997 schlug ein Trümmerteil in ein Haus in Texas ein, wobei glücklicherweise niemand verletzt wurde. Die NASA, die ESA und andere Organisationen verfolgen den Weltraumschrott und arbeiten an Lösungen, um vorhandenen Schrott zu deorbitieren, d.h. ihn aus der Umlaufbahn zu entfernen.
Wie wirkt sich Weltraummüll auf uns aus?
Weltraummüll stellt eine erhebliche Gefahr für Astronauten, Satelliten und Raumfahrzeuge dar. Selbst kleinste Trümmerteile können erhebliche Schäden oder Verletzungen verursachen, da Trümmerteile mit Geschwindigkeiten von bis zu 28.000 km/h (28.0) unterwegs sind. Zum Beispiel musste die Internationale Raumstation (ISS) im März 2023 ihre Triebwerke zünden, um einem Objekt auszuweichen, das ihr gefährlich nahekam.
Die Anhäufung von Weltraummüll stellt nicht nur eine Gefahr für Weltraummissionen dar, sondern droht auch so groß zu werden, dass unsere Fähigkeit beeinträchtigt wird, Weltraumforschungsprogramme zu starten, wissenschaftliche Forschung zu betreiben oder überhaupt neue Satelliten in die Umlaufbahn zu bringen.
Welche Risiken sind mit Weltraummüll verbunden?
Weltraummüll stellt eine Gefahr für Astronauten, Satelliten, Raumfahrzeuge und sogar für unsere Fähigkeit dar, den Weltraum überhaupt zu erforschen. Weltraummüll ist am gefährlichsten, wenn er sich mit hoher Geschwindigkeit fortbewegt, was zu Hochgeschwindigkeitseinschlägen führt. Diese Zusammenstöße zwischen zwei Trümmerteilen können Explosionen auslösen, die nahe gelegene Raumfahrzeuge und Satelliten schwer beschädigen können. Bruchstücke von Weltraummüll aus solchen Kollisionen bilden Trümmerwolken, die die Navigation im Weltraum noch gefährlicher machen.
Metallischer Weltraumschrott kann auch elektromagnetische Interferenzen verursachen, die die Kommunikationssignale zwischen Raumfahrzeugen in der Umlaufbahn und Bodenstationen stören, was zum Kontaktverlust oder zum Ausfall der Mission führen kann.
Die Materialien, die bei einer Kollision in den Weltraum gelangen, können giftig sein und möglicherweise die Erdatmosphäre oder sogar andere Planeten oder Monde verseuchen.
Wie erkennen und verfolgen Wissenschaftler Weltraummüll?
Die gängigste Methode zur Erkennung und Verfolgung von Weltraummüll ist der Einsatz von Radarsystemen, die mit Hilfe von Radiowellen die Position, Geschwindigkeit, Größe, Form und andere Merkmale von Weltraummüll erkennen und messen. Auch optische Teleskope können eingesetzt werden, um größere Objekte, die das Sonnenlicht reflektieren, zu lokalisieren und zu beobachten.
Beide Techniken werden häufig zusammen eingesetzt, wobei Radarsysteme Informationen über die Position von Weltraummüll liefern und optische Teleskope dann zur Beobachtung der Bewegung des Mülls verwendet werden. Mit diesen Informationen lässt sich eine potenzielle Flugbahn eines Objekts aufzeichnen und feststellen, ob die Gefahr eines Zusammenstoßes mit anderen Raumfahrzeugen oder Satelliten besteht.
Wie wirkt sich Weltraummüll auf Satelliten aus?
Weltraummüll kann eine erhebliche Bedrohung für Satelliten darstellen, insbesondere wenn diese mit hoher Geschwindigkeit getroffen werden. Bei Geschwindigkeiten von bis zu 28.000 km/h (17.500 mph) kann selbst ein kleines Trümmerteil einen Satelliten unbrauchbar machen. Darüber hinaus können Kollisionen mit Satelliten zur Entstehung von weiterem Weltraumschrott führen, was das Risiko weiterer Kollisionen in der Zukunft erhöht. Weltraummüll aus Metall kann auch die Signale zwischen den Satelliten und der Erde stören und so deren Wirksamkeit beeinträchtigen.
Was kann getan werden, um das Risiko von Weltraummüll zu verringern?
Die erste Herausforderung bei der Verringerung des Risikos von Weltraummüll besteht in der Entwicklung von Technologien, die diesen Weltraumschrott erfolgreich einfangen und aus der Umlaufbahn entfernen können. Weltraumschrott kann auch abgelenkt werden, so dass er seine Flugbahn auf eine sicherere Route oder in Richtung Erde ändert, wo er sicher in der Atmosphäre verglühen kann. Neben der Beseitigung oder Ablenkung des vorhandenen Weltraumschrotts sind auch Anstrengungen erforderlich, um die weitere Anhäufung von Weltraumschrott zu verhindern, indem Raumfahrzeuge und Satelliten mit besserem Schutz gegen Kollisionen und Systeme entwickelt werden, die keinen Schrott im Weltraum zurücklassen.
Wie tragen Weltraummissionen zur Verringerung des Weltraummülls bei?
Weltraummissionen gehen auf verschiedene Weise gegen Weltraummüll vor. Dazu gehören die Re-Orbitierung von Raumfahrzeugen und anderen Objekten in „Entsorgungsumlaufbahnen“ und die Beseitigung großer Trümmerteile, indem sie in die Erdatmosphäre zurückgebracht werden, wo sie verglühen können. Künftige Missionen werden auch mit einem End-of-Life-Plan konzipiert, um die Menge der in der Umlaufbahn zurückbleibenden Trümmer zu minimieren.
Welche Gesetze und Richtlinien gibt es zum Thema Weltraummüll?
Es gibt eine Reihe von Gesetzen und Richtlinien, die die Entstehung und Entsorgung von Weltraummüll regeln. Der Ausschuss der Vereinten Nationen für die friedliche Nutzung des Weltraums (UNCOPUOS) steht seit 1959 an der Spitze der Entwicklung von Vorschriften für Weltraumaktivitäten. Im Jahr 1972 verabschiedete der UNCOPUOS die ersten internationalen Richtlinien zur Eindämmung von Weltraummüll und aktualisierte sie 2007. In diesen Richtlinien wird empfohlen, dass alle Raumfahrzeuge mit Plänen für die Entsorgung am Ende ihrer Lebensdauer ausgestattet sein sollten, um die Menge der beim Wiedereintritt in die Erdatmosphäre entstehenden Trümmer zu minimieren. Außerdem wird empfohlen, dass die Betreiber ihre Raumfahrzeuge verfolgen und Maßnahmen ergreifen, um Kollisionen mit anderen Objekten in der Umlaufbahn zu vermeiden.
Auch einzelne Länder haben Gesetze zum Thema Weltraummüll erlassen. In den Vereinigten Staaten wurde beispielsweise 1995 der Space Debris Act verabschiedet, der die Regierungsbehörden verpflichtet, Pläne für die Entsorgung von nicht mehr betriebsbereiten Raumfahrzeugen zu entwickeln. Dieses Gesetz verbietet auch den Start von Objekten in den Weltraum, die erhebliche Mengen an Weltraummüll verursachen oder anderen Raumfahrzeugen oder Menschen auf der Erde Schaden zufügen könnten.
Zu den weiteren Gesetzen, Richtlinien und Gremien gehören der Weltraumvertrag und das Inter-Agency Space Debris Coordination Committee.
Was wird zur Beseitigung von Weltraummüll unternommen?
Neben Organisationen wie der ESA und der NASA bemühen sich auch private Unternehmen um Lösungen für die Beseitigung von Weltraummüll. Dazu gehören eine Reihe potenzieller Lösungen, darunter das ELSA-d-Raumschiff, das aus zwei übereinander gestapelten Satelliten besteht, die jeweils mit einem magnetischen Andocksystem ausgestattet sind, um Weltraummüll aufzufangen und aus der Umlaufbahn zu entfernen. Darüber hinaus hat sich die US Space Force mit dem Schweizer Start-up-Unternehmen ClearSpace zusammengetan, um ein Raumfahrzeug zur Beseitigung von Weltraummüll zu entwickeln.
Weitere Ideen für die Beseitigung von Weltraummüll sind Netze, Lasersprengungen, Harpunen, Riesenschaum, Ballons, selbstzerstörende Hausmeistersatelliten, Wasserwände, Raumkapseln und Wolframkugeln.
Es gibt viele Lösungsvorschläge für die Beseitigung von Weltraummüll, aber es muss noch mehr geforscht und getestet werden, bevor eine dieser Lösungen wirksam umgesetzt werden kann.
Wie kann ich mich an defr Bekämpfung des Weltraummülls beteiligen?
Der beste Weg, die Bemühungen zur Bekämpfung des Weltraummülls zu unterstützen, ist die Förderung von Organisationen, die an der Entwicklung von Technologien arbeiten, um den Weltraummüll aktiv aus der Umlaufbahn zu entfernen oder die künftige Produktion von Weltraummüll einzudämmen.