Forschung : Die Müllabfuhr für Weltraumabfall fehlt noch
Umherfliegende Schrottteilchen im All gefährden Weltraummissionen. Die Europäische Weltraumorganisation hat eine CleanSpace-Initiative auf den Weg gebracht
Schwerelos gleitet das Raumschiff durchs Universum. Ein Lichtblitz erscheint, als eine handbreite, vorüberfliegende Metallplatte gegen die Raumfähre knallt. "Can you hear me, Major Tom?" Die Bodenkontrolle verliert den Kontakt. Zu den letzten Takten von David Bowies "Space Oddity" entschwebt das Raumfahrzeug unkontrolliert in die Weiten des Weltraums. Nur ein fiktives Szenario? Mitnichten.
Weltraumschrott ist mittlerweile vom Prinzip her vergleichbar mit dem Plastikmüllproblem auf der Erde - mit dem Unterschied, dass die rund 6.500 Tonnen Abfall im Erdorbit gefährlichen Geschossen gleichen. 34.000 außer Kontrolle geratene Objekte, die größer als zehn Zentimeter im Durchmesser sind, fliegen laut einem Bericht der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) im All herum. Dazu zählen defekte Satelliten und Splitter, die bei Kollisionen und Explosionen entstanden sind.
Während die Menge an kosmischem Abfall exponentiell steigt, sind es nicht nur die großen Schrottteile, die Experten beunruhigen: Im August 2016 traf ein nur wenige Millimeter großes Fragment den Erdbeobachtungssatelliten Sentinel-1A. Der Bruchteil bohrte ein 40 Zentimeter großes Loch in das Solarpanel des Flugkörpers, der durch das Copernicus-Programm der EU finanziert wird. Knapp konnte das Raumfahrzeug den daraus resultierenden Energieverlust ausgleichen und die Mission fortsetzen. Experten glauben, es hätte auch weitaus schlimmer kommen können.
Wie ein Auto "Wenn eine Aluminiumkugel von gerade mal einem Zentimeter Durchmesser auf einen Satelliten trifft, hat sie die Energie eines Mittelklassewagens, der mit etwa fünfzig Stundenkilometern in ihn hineinfährt", erklärt Heiner Klinkrad, Leiter des Space Debris Office der ESA. Diese kleinen Trümmer stellen eine ernsthafte Gefahr für die Nachhaltigkeit von Weltraummissionen dar, so die ESA. Wegen ihrer geringen Größe sind die Splitter oft unmöglich zu verfolgen und haben wegen ihrer hohen Umlaufgeschwindigkeit trotzdem die Kraft, Ausrüstung zu beschädigen, Satelliten zu zerstören oder gar Weltraummissionen zu gefährden. Die Weltraumbehörde geht davon aus, dass sich mehr als 900.000 Bruchteile mit einer Größe von mehr als einem Zentimeter in der Erdumlaufbahn befinden.
Weltraumforscher rechnen in der Zukunft mit noch mehr kosmischem Abfall. "Wegen der fortgesetzten Weltraumaktivität und neuen Satellitenstarts, aber auch wegen der Pläne für neue Konzepte, die Mega-Konstellationen von Hunderten oder Tausenden von Satelliten beinhalten, erwarten wir, dass sich dieser Trend in Zukunft verstärkt", sagt Sebastien Moranta vom Europäischen Institut für Weltraumpolitik. Der Weltraumsektor werde über Möglichkeiten nachdenken müssen, um eine bessere Umweltverträglichkeit der Weltraumumgebung und -Sicherheit zu gewährleisten, so der Weltraum-Experte. "Neben der Beseitigung von Weltraumschrott geht es um Normen für umweltfreundliche Satelliten, bessere Kommunikation zwischen Satelliten und Weltraumbetreibern, besseres Verkehrsmanagement in der Umlaufbahn und Technologien zum Schutz der Systeme", sagt Moranta . Es geht vor allem um Maßnahmen, das Weltall sauber zu halten und so wenig Abfall wie möglich hinzuzufügen.
Die NASA und globale Unternehmen wie Airbus forschen bereits an dem Problem. Auch die ESA beabsichtigt, ihre eigenen Lösungen für Weltraummüll zu finden. Mit der "CleanSpace"-Initiative wollen die Europäer mit gutem Beispiel vorangehen. "Wir wollen die Auswirkungen von Weltraumaktivitäten auf die Umwelt minimieren und müssen daher innovativ sein und neue Technologien einführen", sagt Luisa Innocenti, Leiterin der ESA-Initiative. CleanSpace will nicht nur den Weltraumschrott beseitigen, sondern zukünftige Weltraummissionen mittels neuer Technologien deutlich nachhaltiger gestalten. So soll möglichst wenig neuer Müll produziert und im All zurückbleiben.
Schwieriges Unterfangen Aber im Kosmos aufzuräumen, ist ein logistisches Mammutunternehmen. Die Idee, Weltraumschrott einzufangen und wieder auf die Erde zu bringen, wurde so bisher noch nicht umgesetzt. CleanSpace möchte das in Zukunft möglich machen. Der Plan für das aktive Entfernen von Weltraumschrott schließt drei Phasen ein: Zuerst steuert ein Aufräum-Satellit in einer sogenannten Rendezvous- oder Proximity-Operation das Trümmerteil an, dann erfasst er es, bevor der Satellit das Objekt entweder zurück auf die Erde, in die Atmosphäre zum Verglühen oder in eine andere Umlaufbahn befördert.
Die Weltraum-Aufräumer stehen nicht nur vor einer technischen, sondern auch vor einer finanziellen Herausforderung. "Die Entfernung der bereits vorhandenen Satelliten kann zurzeit nicht kommerziell erfolgen, niemand will dafür bezahlen", sagt Innocenti. "Die einzige Möglichkeit besteht darin, eine Steuer auf künftige Starts zu erheben, so dass Geld fürs spätere Aufräumen zur Seite gelegt wird." In Zukunft, wenn die Technik dem Entfernen größerer Objekten gewachsen ist, kann sich Innocenti vorstellen, dass die Müllbeseitigung kommerziell betrieben werden könnte. Ein erster kommerzieller Versuch wurde bereits angekündigt: Das japanische Unternehmen Astroscale plant bereits für nächstes Jahr eine erste Demonstrationsmission zur Entfernung von Orbitabfällen. "Im Moment ist der Vorgang jedoch noch zu komplex", sagt Weltraumforscherin Innocenti.
Die ESA-Forscherin sieht vor allem die Weltraumindustrie in der Pflicht. Ein Großteil des Weltraumschrotts sei beispielsweise auf Batterie-Explosionen zurückzuführen. Batterien, die an das Solarenergie-System der Satelliten angeschlossen sind, können nach Ablauf der Lebensdauer überhitzen und explodieren, wenn sie nicht vorher abmontiert werden. Neue Technologien könnten einen Weg finden, diese Batterien einfacher zu trennen.
Dual-Use Zusätzlich zur kommerziellen Nutzung des Weltalls könnten auch die geo- und sicherheitspolitischen Interessen hochrangiger Militärs zum Problem werden. Inzwischen feilen die Verteidigungsministerien der Supermächte USA, China und Russland an ihren "Space Force"-Konzepten. Müllbeseitigungs-Technologien könnten - Stichwort: Dual-Use - für die militärische Anwendung interessant werden, befürchtet Innocenti. Vorstellbar sei, dass mit der eigentlich für die zivile Anwendung gedachten Technologie nicht nur Schrott, sondern auch feindliche Satelliten im Orbit ergriffen werden.
Die Zeiten des Weltalls als friedvolle Weite sind langsam vorbei. "Wir befinden uns in einem entscheidenden Moment, denn bisher konnten wir im Weltraum agieren, ohne uns über die Auswirkungen menschlicher Aktivitäten Gedanken machen zu müssen", sagt auch Weltraum-Experte Moranta. "Nun müssen wir realistisch über die Killerfaktoren im Weltraum nachdenken." Alexandra Brzozowski
Die Autorin ist Redakteurin bei Euractiv.com in Brüssel.