Einmal Weltraum und zurück

Mit Müll verhält es sich im Weltraum ganz ähnlich wie auf der Erde: Wird er nicht ordnungsgemäß entsorgt, wird er zur Gefahr. Die Vorgehensweise bei der Beseitigung ist allerdings eine ganz andere. Verkürzt gesagt: Alles, was ins All geschossen wird, sollte nach dem Ende der Nutzung schnellstmöglich wieder runterkommen. Damit das auch wirklich geschieht, forscht und entwickelt ein Unternehmen der Fachhochschule Wiener Neustadt an Raketen- antrieben und anderen Technologien.

Vor mehr als 45 Jahren hatten Wissenschaftler in den USA die Idee, das Problem der Endlagerung von Atommüll auf kreative Art und Weise zu lösen: Warum nicht einfach die radioaktiven Abfälle in eine Rakete packen und sie Richtung Sonne schießen, damit sie dort verglühen?! In der Realität steht der Weltraumvertrag einer Entsorgung gefährlicher Stoffe im Weltraum entgegen. Und auch ganz ohne den Atommüll der Erde kreist im All schon eine beträchtliche Menge an Abfall. Doch was versteht man eigentlich unter dem Begriff „Weltraummüll“?

Volle Weite

Als Weltraummüll werden alle Objekte bezeichnet, die in einer Erdumlaufbahn kreisen und keine Funktion erfüllen. Das sind vor allem nicht mehr aktive Satelliten, nicht mehr genutzte Raketenoberstufen, aber auch Werkzeuge oder andere Dinge, die Astronaut*innen im Weltall verloren haben. Diese unkontrollierbaren Teile werden zur Gefahr, wenn sie mit anderen Objekten zusammenstoßen. Treffen sie auf aktive Satelliten oder Raketen, können sie diese schwer beschädigen und ihre Funktionsfähigkeit beeinträchtigen. Aber auch wenn sie mit anderen ungenützten Objekten kollidieren, besteht Gefahr. „Die Geschwindigkeit im Weltall ist extrem hoch – sieben bis acht Kilometer pro Sekunde“, erklärt Bernhard Seifert, Leiter der Abteilung Aerospace Engineering an der FOTEC. „Bei einem Zusammenstoß zerbirst also alles in Millionen von kleinen Partikeln, die dann weiter unkontrolliert im Weltraum kreisen und andere Objekte beschädigen können.“ Im schlimmsten Fall entsteht so ein Lawineneffekt, der dazu führt, dass ganze Orbits nicht mehr nutzbar sind.

„Die Geschwindigkeit im Weltall ist extrem hoch – sieben bis acht Kilometer pro Sekunde“, erklärt Bernhard Seifert, Leiter der Abteilung Aerospace Engineering an der FOTEC. „Bei einem Zusammenstoß zerbirst also alles in Millionen von kleinen Partikeln, die dann weiter unkontrolliert im Weltraum kreisen und andere Objekte beschädigen können.“ Im schlimmsten Fall entsteht so ein Lawineneffekt, der dazu führt, dass ganze Orbits nicht mehr nutzbar sind.

Das Thema Weltraummüll gewinnt immer mehr an Bedeutung. Jahrzehntelang beherrschten nationale und multinationale Raumfahrtagenturen (NASA, ESA, Roskosmos) und große Konzerne der Luftfahrtindustrie (Boeing, Lockheed Martin, Airbus usw.) das Geschehen im All. Doch in den letzten 20 Jahren wurde die Nutzung des Weltraums einfacher und günstiger. „Wir sprechen von der Ära des ‚New Space‘, mit der eine ganz neue Dynamik einhergeht“, sagt Bernhard Seifert. Da es mittlerweile möglich ist, immer kleinere und somit auch kostengünstigere Satelliten zu produzieren, drängen immer mehr junge Privatunternehmen und Start-ups auf den Markt. Vorhaben – wie das von Elon Musks Firma Space X betriebene Satellitennetzwerk Starlink – stellen eine ganz neue Dimension dar. „Wir sprechen da von mehreren Hunderten bis Tausenden Satelliten pro Konstellation“, sagt Seifert. Während es lange Zeit genügte, dass sich die Protagonisten im All dazu bekannt hatten, dass Satelliten zumindest 25 Jahre nach Ende ihrer Nutzung wieder den Weltraum verlassen mussten, reicht das heutzutage nicht mehr aus. „Die ESA hat 2022 die ‚Zero Debris Charter‘ beschlossen, der sich auch die NASA angeschlossen hat“, erzählt der Physiker und Informatiker Seifert. Demnach sollen ungenützte Objekte nicht länger als fünf Jahre im Weltall verweilen und dieser soll bis 2030 trümmerfrei werden.

Und wie?

Satelliten werden mit Hilfe von Raketenantrieben ins Weltall gebracht. Dort verrichten sie für eine gewisse Zeit ihre Dienste – meist zehn bis 15 Jahre. Nach Ablauf ihrer Nutzungsdauer würden sie ohne weiteres Zutun noch jahrelang in ihrem Orbit kreisen. Durch die vorherrschen de Reibung sinken sie langsam ab, treten wieder in die Erdatmosphäre ein und verglühen dabei. So weit, so unkontrolliert. Wie bereits eingangs erwähnt, drohen sie beim Absinken mit anderen Objekten zu kollidieren und diese zu beschädigen. „Darum arbeiten wir bei FOTEC an Antrieben, die Satelliten nicht nur in den Weltraum bringen und dort konstant auf ihrer Position halten, sondern die auch dafür sorgen, dass die Satelliten nach der Nutzung kontrolliert abstürzen.“ Innerhalb von ein bis zwei Monaten gelingt das. Voraussetzung ist: „Es muss am Ende der Mission immer noch ein Rest an Treibstoff verfügbar sein, um den Satelliten zu manövrieren.“ In den USA gab es bereits erste Regressfälle gegen Unternehmen, die ihre Satelliten nicht innerhalb des vereinbarten Zeitrahmens zum Absturz gebracht haben. „Für all das braucht es Lösungen auf internationalem Level“, weiß Seifert. So wie Schiffe unter einer Landesflagge fahren und auch die Staatszugehörigkeit von Flugzeugen sichtbar sein muss, sind auch Raketen und Satelliten ihrer Herkunft zuordenbar. Aber: „Den Luftraum kann man zwar einzelnen Staaten zuordnen, aber ein Satellit, der in eineinhalb Stunden einmal die gesamte Erde umrundet, durchreist ziemlich viele davon in recht kurzer Zeit.“

Ganz prinzipiell werden Objekte mit einem Durchmesser von über zehn Zentimetern im Weltall durch ein Netzwerk von Radaranlagen und Teleskopen vermessen und katalogisiert. Das gilt auch für Weltraummüll. Die Überwachungsstationen werden von den USA betrieben. Das Nordamerikanische Luftverteidigungskommando (NORAD) beispielsweise verfügt über ein System, das Betreiber warnt, wenn ein Satellit mit einem anderen Objekt zu kollidieren droht. „Als wir unseren eigenen Satelliten Pegasus von 2017 bis 2023 im Weltall hatten, haben wir auch mehrere solcher Warnungen erhalten“, sagt Seifert. Das passiert frühzeitig, schon wenn sich zwei Körper näher als zehn Kilometer kommen. „Da Orbits recht stabil sind, hat man dann ein paar Tage Zeit, um die Position des eigenen Satelliten so zu verändern, dass es zu keiner Kollision kommt.“ Die technischen Voraussetzungen für kontrollierte Abstürze von Satelliten und somit einen verantwortungsvollen Umgang mit Weltraummüll sind also zweifellos gegeben. Aber auch in diesem Fall gibt es eine Parallele zum Müll auf der Erde: Es liegt an den Menschen, ob sie diese Verantwortung auch wahrnehmen.

Erschienen in der dritten Ausgabe von „Wir erzählen nur Müll“ im März 2025.

Text: buero balanka

Foto: R. Herbst, Fachhochschule Wiener Neustadt, FOTEC