Weltraummüll: Die dunkle Wolke darüber

In diesem Monat stürzte Russlands gescheiterte Raumsonde Phobos-Grunt ab, wahrscheinlich irgendwo im Pazifik. Trotz langer Widrigkeiten machten sich Millionen von Menschen auf der ganzen Welt Sorgen, dass dies ihr Schicksal bedeuten würde. Im vergangenen September tauchten ähnliche Bedenken darüber auf, wo die Überreste eines fallenden NASA-Forschungssatelliten landen würden.

Aber die größere Gefahr, sagen Experten, ist nicht das gelegentliche streunende Objekt, das wieder in die Erdatmosphäre eindringt. Es ist die riesige Wolke aus Muttern, Bolzen, Metallscherben, Satellitenfragmenten und leeren Raketenwerfern, die unsichtbar über unserem Planeten schwebt. Nach jahrzehntelanger Erforschung des Weltraums gibt es jetzt mehr als 500.000 künstliche Trümmer von mehr als einem halben Zoll Größe - Trümmer, die noch Jahrzehnte lang in Umlauf sein werden. Dieser Trümmerschwarm ist eine Bedrohung für die Raumfahrt, Kommunikationssatelliten und so ziemlich alles, was wir sonst noch im Weltraum tun möchten.

„Es ist so, als würde man einen Fluss oder den Eriesee verschmutzen. Wenn es verschmutzt ist, können Sie es nicht verwenden “, sagt Paul Ceruzzi, Kurator am National Air and Space Museum. „Es gibt Bahnen im Weltraum, die sich mit Trümmern füllen, und man kann sie wirklich nicht benutzen. Wenn Sie in dieser Spur einen Satelliten aufstellen, werden Sie von einigen Trümmern getroffen, die den Satelliten zerstören. Wenn sich eine Person im Weltraumflug befindet, wird sie dadurch getötet. “

Die Wolke aus Weltraummüll erinnert an den gewaltigen Müllkreisel, den Wissenschaftler in der Mitte des Pazifiks gefunden haben - weit genug entfernt, um ihn leicht zu ignorieren, und doch erinnert er daran, dass die Menschheit nicht in der Lage ist, ihre Auswirkungen auf die Umwelt zu kontrollieren. Und wie die ozeanische Müllhalde begann sich die Masse des Weltraummülls anzusammeln, bevor irgendjemand überhaupt vermutete, dass es ihn gab.

Es begann in den frühesten Tagen des Weltraumzeitalters, sagt Nicholas L. Johnson, Chefwissenschaftler am Orbital Debris Program der NASA. Entgegen der landläufigen Meinung stammt nur ein winziger Teil des Weltraummülls von Astronauten, die Werkzeuge oder andere Gegenstände einfach im Weltraum zurücklassen. "In den 60er und 70er Jahren, als die Bediener mit ihren Fahrzeugen fertig waren, seien es Raumfahrzeuge oder Raketen, ließen sie normalerweise Treibmittel an Bord", sagt er. "Dieses Treibmittel war die Hauptquelle für spätere Explosionen." Als das Raumschiff explodierte - aufgrund des im Laufe der Zeit zunehmenden Drucks oder des versehentlichen Vermischens von Treibmittel und Oxidationsmittel, den beiden Hauptbestandteilen von Raketentreibstoff - schickten sie große Mengen winziger Fragmente in die Umlaufbahn .

Russlands gescheiterte Raumsonde Phobos-Grunt stürzte kürzlich auf die Erde. (Wikimedia Commons) Nach jahrzehntelanger Erforschung des Weltraums gibt es heute mehr als 500.000 künstliche Trümmer, die größer als 1 cm sind. (Mit freundlicher Genehmigung des NASA Orbital Debris Program Office) Im vergangenen September tauchten Bedenken darüber auf, wo die Überreste dieses fallenden NASA-Forschungssatelliten landen würden. (NASA)

Obwohl die NASA das Problem in den frühen 1980er Jahren erkannte und die internationale Weltraumgemeinschaft erfolgreich davon überzeugen konnte, nach der Fertigstellung alle Treibstoffreste eines Raumfahrzeugs zu passivieren, haben zwei Ereignisse in jüngster Zeit erheblich zum Weltraummüllproblem beigetragen. „Das erste Ereignis war der chinesische Antisatellitentest im Januar 2007“, sagt Johnson. "Das war eine absichtliche Aktion - die Chinesen sandten ein Gerät, um einen alten Wettersatelliten mit sehr hoher Geschwindigkeit zu treffen." Das andere Ereignis im Jahr 2009 war eine zufällige Kollision zwischen einem US-eigenen Kommunikationssatelliten und einem verfallenen russischen Satelliten. Die beiden Vorfälle zusammen führten zu etwa 5.000 katalogisierten Trümmerteilen (Objekte, die größer als 15 cm sind) - fast ein Drittel der gesamten Umlaufbahn.

Das Verteidigungsministerium berechnet täglich die einzelnen Umlaufbahnen für die rund 16.000 katalogisierten Trümmerstücke, während Johnsons Büro kleinere Objekte mithilfe von Teleskopen, Radar- und Statistikprogrammen verfolgt. Die Mehrheit der Teile befindet sich in einer erdnahen Umlaufbahn innerhalb von 1.200 Meilen Entfernung von der Erde. Die Zeit, die ein einzelnes Stück Trümmer in der Umlaufbahn bleibt, hängt unter anderem von seiner Höhe ab: Niedrig umlaufende Gegenstände nehmen mehr Luftwiderstand auf und sinken innerhalb von Monaten oder Jahren schneller ab. Objekte in größerer Höhe können jahrzehntelang oder sogar jahrhundertelang im Orbit bleiben.

Die NASA war führend bei der Festlegung internationaler Regeln, die sichere Abrufpläne für alle abgefeuerten Satelliten erfordern. Die Trümmer, die sich bereits in der Umlaufbahn befinden, stellen jedoch ein anhaltendes Problem dar, sagt Greg Allen, Senior Analyst bei Avascent, einer Beratungsgruppe für Luft- und Raumfahrt. "Die Sache ist, dass Sie einen kleinen Unfall haben können - wie ein Stück Trümmer auf einen Satelliten -, der ein massives Problem verursachen könnte", sagt er. „Wenn Sie an etwas Winziges denken, das Sie trifft, wie ein Schraubenschlüssel, trifft es Sie in einem erdnahen Orbit mit einer Geschwindigkeit von 27.000 km / h. Das ist wie eine extrem mächtige Rakete, die Sie nur aufgrund der kinetischen Energie trifft. “Im vergangenen Juli musste die Besatzung der Internationalen Raumstation in Evakuierungshülsen Zuflucht suchen, als ein Stück Trümmer gefährlich nahe kam - innerhalb von 300 Metern Entfernung von der Station bei 29.000 Meilen pro Stunde.

Der Mensch erforscht seit über 50 Jahren den Weltraum. Wir haben viel zurückgelassen. Ein neuer 3D-Film entführt die Zuschauer auf eine Reise durch diese wirbelnde Müllwolke

Das NASA Orbital Debris Program arbeitet daran, potenzielle Unfälle zu minimieren, indem es sie antizipiert. "Wir führen eine Bewertung für jeden betriebsbereiten Satelliten durch, wobei wir normalerweise drei Tage in die Zukunft blicken. Wenn wir glauben, dass ein anderes Objekt diesen annähern wird, benachrichtigen wir den Eigentümer-Betreiber", sagt Johnson. „Dann liegt es an dem Betreiber, etwas zu tun.“ Im Durchschnitt gebe es pro Woche ein Manöver zur Vermeidung von Kollisionen.

Das größere Problem ist jedoch, was passieren wird, wenn Satelliten und andere große Objekte nicht mehr bewegt werden können. „Nur etwa 5 Prozent dieser großen Objekte sind einsatzbereite Raumfahrzeuge. Die anderen 95 Prozent sind unkontrollierbar “, sagt Johnson.

Diese ständigen Kollisionen erzeugen immer mehr Trümmer, die dann zu noch mehr Kollisionen führen. Infolgedessen kann die Anzahl der umlaufenden Objekte sogar dann weiter ansteigen, wenn wir die Produktion von Abfällen ganz einstellen. 1978 postulierte der NASA-Wissenschaftler Donald J. Kessler, dass eine solche Kettenreaktion ausgelöst würde, wenn die Dichte von Objekten in der erdnahen Umlaufbahn einen Wendepunkt erreicht. Dieses Phänomen ist heute als Kessler-Syndrom bekannt, und ein Bericht der Nationalen Akademie der Wissenschaften vom September zeigt, dass wir den Punkt der Nichtrückgabe von Weltraummüll möglicherweise bereits überschritten haben.

Dies hat einige dazu veranlasst, einen drastischen Schritt in Betracht zu ziehen: die Umlaufbahn der Erde aktiv zu säubern. Eine Reihe von Plänen - von praktischen bis hin zu scheinbar hirnrissigen - wurden vorgeschlagen, um dieses Kunststück zu vollbringen. "Es gibt die klassische Technik, bei der man einfach ein Fahrzeug hat, es fährt hoch, es trifft auf ein verfallenes Objekt und es rastet ein", sagt Johnson. „Sobald Sie es erfasst haben, bringen Sie es auf eine niedrigere Höhe oder bis in die Erdatmosphäre.“ Dieser Ansatz wäre jedoch mit unerschwinglichen Kosten verbunden, und es gibt eine Fülle innovativerer Konzepte. Zu den Vorschlägen zählen bodengestützte Laser, unbemannte Reinigungsfahrzeuge in der Umlaufbahn, Maschennetze, die an aufblasbaren Weltraumauslegern aufgehängt sind, Haftgele und sogar „Segel“, die an Trümmerteilen befestigt werden könnten und deren Widerstand so stark erhöhen, dass sie herunterfallen.

Bei diesen Plänen handelt es sich derzeit um Science-Fiction-Pläne. Die Technologien sind bei weitem nicht so weit fortgeschritten, dass sie winzige Schrottstücke erfassen, die sich mit einer Geschwindigkeit von mindestens 27.000 km / h bewegen. Da so viel auf dem Spiel steht, ist es unerlässlich, dass Wissenschaftler eine Lösung finden. "Einige wirklich wertvolle Umlaufbahnen - wie z. B. eine Wettersatelliten-Umlaufbahn oder eine Spionagesatelliten-Umlaufbahn - sind möglicherweise nicht in Reichweite, weil sie so überlastet sind", sagt Allen. "Der Weltraum ist unglaublich wertvoll, deshalb wollen wir ihn wirklich nicht verlieren."