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Ein Problem, mehrere Lösungen Wohin mit dem Weltraummüll?

Die ESA hat dem Schrott im All den Kampf angesagt. Wieso das nötig ist – und welche Methoden noch im Rennen sind.

Was ist das Problem? Immer mehr Satelliten umkreisen die Erde – auf den Flugbahnen wird es enger. Jedes Jahr müssen Dutzende von der Erde aus gesteuerte Ausweichmanöver geflogen werden, wenn der Flugbahn der Satelliten Weltraumschrott in die Quere kommt. Doch das gelingt nicht immer: Viele Satelliten – und auch die ISS – sind durch Schrottteile bereits beschädigt worden.

Für uns Menschen ist das relevant. Denn viele Dienste, die wir heute nutzen, funktionieren nur mit Hilfe von Satelliten. Wird einer beschädigt oder gar zerstört, kann das beispielsweise das Internet und das Mobilfunknetz massiv beeinträchtigen.

Video
Aus dem Archiv: Gefahr Weltraumschrott
Aus Einstein vom 06.06.2019.
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Wie kam der ganze Schrott ins All? Der erste Müll entstand in den 1950er- und 1960er-Jahren – beim sogenannten Wettlauf ins All zwischen den USA und der damaligen Sowjetunion. Seit damals wurden insgesamt 7500 Satelliten ins Weltall geschickt. Rund 4300 befinden sich noch im Orbit der Erde, aber nur 1200 sind noch funktionsfähig. Heute sind es vorwiegend kommerzielle oder wissenschaftliche Anwendungen, welche die Erdumlaufbahn zumüllen.

Wie bekommen wir das Problem in den Griff? Ein erster Ansatz ist die bessere Beobachtung der Trümmerteile, um ihnen ausweichen zu können. Damit ist das Problem jedoch nicht aus der Welt geschafft. Die meisten Aufräumprojekte arbeiten an einer nachhaltigeren Lösung: der Entsorgung des Schrotts. Im Prinzip funktioniert dies immer gleich: Die Trümmerteile werden aus ihrer stabilen Umlaufbahn befördert, sodass sie auf die Erde herabstürzen und bei ihrem Wiedereintritt in die Atmosphäre verglühen. Unterschiedliche Projekte haben sich dieses Ziel gesetzt.

Schweizer Aufräumaktion: Das Schweizer Start-up «ClearSpace-1», ein Spin-Off der EPFL in Lausanne, ist eines von vielen Projekten, das den Orbit säubern will.

Zusammen mit der ESA will es einen Satelliten entwickeln, der Weltraumschrott mit einem «krallenartigen» Werkzeug greifen soll, um ihn nahe der Erdatmosphäre freizulassen. Beim Wiedereintritt der Trümmer in die Atmosphäre verbrennen diese dann.

Illustration der Clean Space One, die den Schrott im Orbit einsammeln soll.
Legende: Illustration von «ClearSpace-1», wie ein Schrottteil verfolgt wird. Keystone

Wie Schiffeversenken: Das von der Nasa unterstützte Projekt Space Debris Elimination (SpaDE) wurde an der Universität von Michigan entwickelt. Bei diesem Ansatz geht es darum, mit zielgenauen Impulsen von atmosphärischen Gasen die Trümmer aus ihrer momentanen Umlaufbahn zu bewegen. So sollen sie früher als ohne Einwirkung in die Atmosphäre eintreten und dabei verbrennen.

Ein Tandem aus Teleskop und Laser

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Das Extreme Universe Space Observatory-Teleskop (kurz EUSO-Teleskop) wurde ursprünglich in Japan für den Nachweis von ultraviolettem Licht entwickelt. Nun soll es mithilfe eines hoch effektiven Lasers den Orbit vom Schrott befreien.

Das Teleskop findet die zu entfernenden Teile und der Laser zielt auf diese, um mit Impulsen deren Laufbahn so zu verändern, dass der Wiedereintritt ausgelöst wird. Wie bei allen anderen Methoden verbrennt das Schrottteil dann beim unkontrollierten Eintritt in die Erdatmosphäre.

Ein kleines Modell dieses EUSO-Teleskops wurde 2018 auf der Internationalen Raumstation (ISS) installiert. Verlaufen die Tests dieser ersten Phase erfolgreich, wollen die Forscherinnen und Forscher im Jahr 2025 eine frei fliegende Version davon ins All schicken.

Weltraumsegeln: Wie beim Segeln auf einem Boot soll der erhöhte Widerstand genutzt werden. Der Unterschied: Im All wird nicht der Unterschied im Druckgefälle, also der Wind, genutzt, sondern der unterschiedliche Strahlungsdruck des Sonnenlichtes.

Illustration des LightSail-1.
Legende: Dies ist eine Illustration des ersten Sonnensegels, das entwickelt wurde: Das LightSail-1 aus dem Jahr 2015. Grundlegend funktionieren sie heute noch gleich. Reuters

So ist die Idee, dass an allen Satelliten ein hauchdünnes Segel angebracht wird – und zwar bevor man sie überhaupt ins All schiesst. Wenn das Gerät seine Aufgabe dann erfüllt hat und unbrauchbar wird, öffnet sich das Segel. Die Zunahme des Strahlungsdrucks sorgt dann dafür, dass der Satellit aus seiner Umlaufbahn und hin zur Atmosphäre gelenkt wird, wo er verfrüht eintritt und verbrennt. Es handelt sich also um eine vorausschauende Handlung, um künftigen Schrott zu vermeiden.

Geplant ist aber auch, die Technologie so weiterzuentwickeln, dass die Segel an bestehendem Schrott angebracht werden, um ihn aus dem Orbit zu entfernen. Dieser Ainsatz wurde von der University of Surrey in Grossbritannien entwickelt und wird seit 2013 von der ESA getestet.

Weltraumschrott130’000’000:900’000:34’000:>0,1 cm>1 cm>10 cmTennisball (≈ 7 cm)Bowlingkugel(≈ 21 cm)Sandkorn (≈ 0,1 cm)850 km - Polarumlaufende Wettersatelliten350 – 400 km - ISS2000 – 36‘000 km - Kommunikationssatelliten 569 km - Hubble-Teleskop3/4 des Weltraummülls befindet sich hier (700 – 1000 km)Quelle: Esa, Nasa, StatistaIn der erdnahen Umlaufbahn (200-2000 km) befinden sich die meisten Satelliten 5’400:>100 cmSpannbreiteausgestreckte Arme(≈ 100 cm)2062 Satellitenkreisen um die Erde(Stand: Ende März 2019)Anzahl der Objekte und ihre GrössePosition im Erdorbit

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