Isn't she beautiful? Foto: ESA

Foto: ESA

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Der Vorstoß der Menschen ins Weltall hinterließ Spuren: Zurück blieben Schrottteile, die entstehen, weil man Trägerraketen mit Wegwerf-Stufen einsetzt, missionsbedingt Objekte freisetzt und dadurch, dass Satelliten außer Betrieb genommen werden. Nachfolgendes Auseinanderbrechen oder ähnliches erhöht die Zahl der Trümmer zusätzlich.

Zu einer extrem kritischen Situation kam es am 21. Januar 2010. Da flog ein ESA-Satellit nur rund 50 Meter an einer ausgedienten oberen Raketenstufe vorbei. Die Wahrscheinlichkeit eines Zusammenstoßes lag nach der berechneten Vorbeiflugentfernung bei mehr als 1 zu 80.

Foto: ESA

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Erst eine halbe Umlaufbahn vor der vermeintlichen Kollision erhöhte ein Ausweichmanöver die Entfernung auf sichere 130 Meter.

Bereits vier größere Kollisionen ereigneten sich auf erdnahen Umlaufbahnen. Die gravierendste Kollision bisher war die zwischen dem amerikanischen Kommunikationssatelliten Iridium-33 und einem ausgedienten russischen Militärsatelliten, Kosmos-2251 am 10. Februar 2009. Beide Satelliten kollidierten mit einer relativen Geschwindigkeit von etwa 42.000 km/h. Daraus resultierten 2.000 neue Trümmerteile, die nun von Boden aus mit Radar verfolgt werden können. China‘s Feng Yun-1C Abfang-Aktion erhöhte die Gesamtzahl an auffindbaren Trümmerteilen um weitere 25 %.

In den Pionierjahren war die Raumfahrt hauptsächlich eine Angelegenheit von nationalem Prestige, der technologische Fortschritt wurde getrieben von dem Wunsch, erster zu sein. Dieser Wettlauf resultierte in einer beeindruckenden Zahl von Raketenstarts, besonders bei militärischen Aufklärungs- und Kommunikationssatelliten. Nach rund 5000 erfolgreichen Satellitenstarts drohen nun einige Umlaufbahnen zu verstopfen.

Prof. Dr. Heiner Klinkrad, Leiter des ESA-Büros für Weltraumtrümmer

Prof. Dr. Heiner Klinkrad, Leiter des ESA-Büros für Weltraumtrümmer

Kollisionswarnungen für Satelliten in den kritischen Höhen auf polaren Umlaufbahnen werden regelmäßig verbreitet, im Schnitt kommen ungefähr 10 Objekte näher als zwei Kilometer an diese Satelliten heran. In den letzten Jahren musste die ESA jährlich drei Ausweichmanöver durchführen. Ungefähr 17.000 von Menschen gemachte Objekte werden momentan regelmäßig vom Boden aus verfolgt. Etwa 10.000 dieser Objekte sind Fragmente, die bei mehr als 250 Explosionen und Kollisionen im Weltraum entstanden sind. Allerdings taumeln oder fliegen die meisten dieser künstlichen Objekte unkontrolliert und ungesteuert. Das bedeutet, dass die meisten Kollisionen nicht durch Ausweichmanöver vermieden werden können.

Objekte von 5 bis 10 cm Größe im erdnahen Orbit (LEO, Low Earth Orbit) oder von 0,3 bis 1 Meter Größe in größerer Höhe werden vom US Surveillance Network verfolgt und in einem Katalog erfasst. Modelle zeigen, dass vermutlich bis zu 750 000 Objekte Größer als 1 Meter existieren.

Satellitenumlaufbahnen. Foto: ESA

Satellitenumlaufbahnen. Foto: ESA

Eine höhere Zusammenstoßwahrscheinlichkeit ergibt sich auch dadurch, dass die Trümmer nicht äquidistant über der Erde verteilt sind. Durch die sich ausgleichenden Effekte der Bruchstückerzeugung und dem langsamen Absinken des Mülls aufgrund von allmählichem Geschwindigkeitsverlust konzentrieren sich die Teile in Höhen von 800 bis 1000 km und bei knapp 1400 km. Sekundäre Konzentrationsspitzen auf Höhe der geostationären Umlaufbahnen und auf den Umlaufbahnen der Navigationssatelliten sind um den Faktor 2 bis 3 kleiner. Erdnahe Satelliten sind dem Luftwiderstand der sehr dünnen oberen Atmosphäre ausgesetzt: In Abhängigkeit von der Höhe bremst dieser Widerstand den Satelliten so weit ab, dass er nach einigen Wochen, Jahren oder sogar erst nach Jahrzehnten wieder in die Atmosphäre eindringt. In größeren Höhen, über 700 bis 800 km, ist der Luftwiderstand weniger wirksam, so dass hier die Objekte mindestens einige Jahrzehnte in der Umlaufbahn bleiben.

Heute dominieren die kommerziellen und wissenschaftlichen Anwendungen in der Raumfahrt.

Foto: ESA

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Wir sind mittlerweile an viele Weltraumdienste in unserem täglichen Leben gewöhnt: Kommunikation über alle Kontinente, Wettervorhersagen für die nächsten Tage, Fernsehen, Erdbeobachtung und Navigation. Aber nur 7 % aller verfolgten Objekte sind funktionierende Satelliten. Dies trifft besonders auf die erdnahen Umlaufbahnen zu, bis zu einer Höhe von etwa 2.000 km. Zwei Drittel aller bekannten künstlichen Objekten befinden sich in diesem kleinen Bereich.

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Kommentare (5)

  1. #1 Andreas
    20. Mai 2013

    Da gäb’ es eine Lösung:

  2. #3 DasBilligeAlien
    21. Mai 2013

    Da ich nicht weiß ob mein Kommentar abgeschickt wurde. Habe gerade einige Probleme mit Sienceblogs. Hier nochmal die Kurzfassung:

    Zu diesem Thema gibt es einen großartigen Manga/Anime. In dem der Autor Makoto Yukimura die Arbeit von Weltraumschrottbeseitigern vorstellt.
    http://de.wikipedia.org/wiki/Planetes

    Absolut Lesenswert.

  3. #4 the grue
    Hier
    21. Mai 2013

    Kürzlich war ich in einem Vortrag zu den “Galileo”-Satelliten in Oberpfaffenhofen. Auf meine Frage hiess es, daß ausgediente Galileo-Satelliten, von denen es ja doch einige geben wird, NICHT in die Atmosphäre geschubst werden, sonden von der Erde weg in einen Friedhofsorbit.

    Ist das nicht etwas unsinnig für solch einen niedrigen Orbit? So trägt das ja eigentlich nicht zur Vermeidung von Weltraummüll bei :s

    • #5 Helga Kleisny
      21. Mai 2013

      Friedhofsorbit…

      Irgend etwas muss man tun, und das “Etwas” sollte mehr sein als (spannende) Mangas zum Thema erstellen. (Was auch gut ist, aber nicht genug für den Ernst der Lage)

      Braucht vermutlich noch eine größere Katastrophe, die viele Leute weltweit betrifft (durch Ausfall von wesentlichen) Satelliten, bis das hier unten so ernst genommen wird, wie es nötig wäre.

      Ja, über die Wahl der Aktion im Einzelfall kann man sicher diskutieren…
      Hoffe, das tun die Verantwortlichen auch ausführlich vor der Entscheidung…