Die globale Erwärmung bedroht unsere Satelliten im Orbit, hier ist der Grund 🛰️

Der Klimawandel, oft mit seinen Auswirkungen auf der Erde in Verbindung gebracht, könnte auch den erdnahen Weltraum beeinflussen. Eine aktuelle Studie zeigt, dass die Treibhausgasemissionen die Kapazität für Satelliten in niedrigen Umlaufbahnen bis zum Ende des Jahrhunderts erheblich verringern könnten.


Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben herausgefunden, dass die Zunahme von Treibhausgasen die Thermosphäre, die atmosphärische Schicht, in der die meisten Satelliten operieren, abkühlt und zusammenzieht. Diese Kontraktion verringert die Dichte der Atmosphäre und reduziert so den Effekt des "atmosphärischen Widerstands", der dabei hilft, Weltraumschrott zu beseitigen. Tatsächlich wirkt der atmosphärische Widerstand wie eine Reibungskraft, die Objekte im Orbit verlangsamt und sie allmählich absinken lässt, bis sie in den dichteren Schichten der Atmosphäre verglühen.

Ein Dominoeffekt im Weltraum

Die Thermosphäre, die sich in einer Höhe von 85 bis 600 Kilometern befindet, spielt eine wichtige Rolle bei der Verwaltung von Weltraumschrott. Der atmosphärische Widerstand, den sie erzeugt, verlangsamt Objekte im Orbit und lässt sie in die Atmosphäre zurückkehren, wo sie verglühen. Durch die Kontraktion dieser Schicht bleiben Trümmer jedoch länger im Orbit, was das Risiko von Kollisionen erhöht.

Diese Verringerung des atmosphärischen Widerstands hat direkte Auswirkungen auf die Lebensdauer von Weltraumschrott. Normalerweise verlieren Objekte in niedrigen Umlaufbahnen allmählich an Höhe und verglühen schließlich. Bei einer weniger dichten Atmosphäre verlangsamt sich dieser Prozess jedoch, sodass Trümmer über Jahrzehnte oder sogar Jahrhunderte im Orbit verbleiben.


Die Simulationen der Forscher zeigen, dass in einem Szenario mit hohen Emissionen die Kapazität für Satelliten in niedrigen Umlaufbahnen bis 2100 um 50 bis 66 % sinken könnte. Bei einer Projektion im Bereich von 400 bis 1000 km Höhe könnte diese Verringerung sogar 82 % erreichen. Diese Reduktion könnte zu zunehmender Instabilität führen, mit einem Risiko von Kollisionskaskaden, die bestimmte Orbitalzonen unbrauchbar machen könnten.

Eine solche Situation würde die wesentlichen Dienste, die von Satelliten bereitgestellt werden, wie Kommunikation und Klimaüberwachung, gefährden.

Ein unkontrolliertes Wachstum der Satelliten

Die Zahl der Satelliten in niedrigen Umlaufbahnen ist in den letzten Jahren explodiert, insbesondere durch den Einsatz von Konstellationen zur Bereitstellung von Internet. Im Jahr 2023 waren mehr als 10.000 Satelliten aktiv, und diese Zahl steigt weiter. Dieses schnelle Wachstum, kombiniert mit der Verringerung der Orbitalkapazität, stellt eine große Herausforderung für das nachhaltige Management des Weltraums dar.

Projekte für Mega-Konstellationen wie Starlink oder OneWeb planen, in den kommenden Jahren Tausende weiterer Satelliten zu starten. Diese Initiativen, obwohl nützlich zur Verbesserung der globalen Konnektivität, könnten die Sättigung der niedrigen Umlaufbahnen verschärfen. Ohne strenge Regulierung könnte die Dichte der Objekte im Orbit einen kritischen Punkt erreichen, was das Risiko von Kollisionen so stark erhöht, dass die Thermosphäre unbrauchbar wird (ein Szenario, das als "Kessler-Syndrom" bekannt ist).

Die Forscher betonen die Dringlichkeit, Maßnahmen zur Begrenzung der Treibhausgasemissionen und zur besseren Regulierung der Anzahl der gestarteten Satelliten zu ergreifen. Ohne koordinierte Aktionen könnte die niedrige Umlaufbahn zu überlastet werden, was die wesentlichen Dienste, die diese Satelliten bereitstellen, wie Kommunikation und Klimaüberwachung, gefährden würde. Ein proaktives Management ist notwendig, um eine irreversible Orbitalinstabilität zu vermeiden.

Weiterführend: Was ist das Kessler-Syndrom?

Das Kessler-Syndrom beschreibt ein Szenario, in dem Kollisionen zwischen Objekten im Orbit so viel Schrott erzeugen, dass der Weltraum allmählich unbrauchbar wird. Jede Kollision erzeugt neue Fragmente, was das Risiko zukünftiger Kollisionen exponentiell erhöht. Dieses Phänomen könnte bestimmte Umlaufbahnen für Jahrzehnte unzugänglich machen.

Dieses Szenario wurde in den 1970er Jahren von Donald J. Kessler, einem Wissenschaftler der NASA, bekannt gemacht. Es beleuchtet das Risiko einer Kettenreaktion, bei der Weltraumschrott, der sich vermehrt, die Erdumlaufbahn für operative Satelliten zu gefährlich machen würde. Eine solche Situation würde wesentliche Dienste wie Kommunikation, Navigation und Erdbeobachtung bedrohen.

Heute, mit der raschen Zunahme der Satellitenzahl und der Verringerung des atmosphärischen Widerstands aufgrund des Klimawandels, wird das Risiko des Kessler-Syndroms besorgniserregender. Wissenschaftler fordern internationale Regulierung und Technologien zur Weltraumbeseitigung, um diese potenzielle Katastrophe zu verhindern.