Weltraummüll: Der Weg zu Null-Weltraummüll

Weltraummüll: Warum Null-Weltraummüll nötig ist

Das Problem des Weltraummülls wird sich nicht von selbst erledigen. Seit Jahren schieben wir es vor uns her, während weiterhin immer mehr Raketen und Nutzlasten ins All starten.

In den vergangenen Jahren haben Organisationen – insbesondere die Europäische Weltraumorganisation (ESA) – begonnen, das Thema ernster anzugehen.

Nun steht diese Frage im Raum: Was ist erforderlich, um Null-Weltraummüll zu erreichen?

Auf den ersten Blick wirkt dieses Ziel vielleicht unrealistisch oder gar naiv. Milliarden von Teilen Weltraumschrott umkreisen die Erde, und mehr als 25.000 dieser Objekte sind größer als 10 cm.

Obwohl sie klein sind, bewegen sich diese Teile mit hoher Geschwindigkeit und können beim Aufprall auf Satelliten oder Raumstationen erhebliche Schäden verursachen. Wie lässt sich dieser gesamte Müll beseitigen?

Die ESA hat das Zero Debris Technical Booklet veröffentlicht, um die Herausforderungen einer Zukunft ohne Weltraummüll zu erläutern und Wege dorthin vorzuschlagen. Die Ausarbeitung des Booklets folgte auf die Unterzeichnung der Zero Debris Charter durch Mitglieder der Zero-Debris-Gemeinschaft.

„Trotz mehrerer Initiativen zur Verringerung von Weltraummüll in den vergangenen Jahren und bescheidener Fortschritte beim öffentlichen Bewusstsein besteht allgemeiner Konsens darüber, dass von allen Akteuren im Weltraum dringend ehrgeizigere Maßnahmen erforderlich sind, um Müll zu verhindern, zu mindern und zu beseitigen“, heißt es in dem Bericht.

Der Bericht verweist darauf, dass die Guidelines for the Long-term Sustainability of Outer Space Activities des Ausschusses der Vereinten Nationen für die friedliche Nutzung des Weltraums darlegen, wie Weltraummüll den Zugang zum All beeinträchtigt.

Das Booklet definiert Ziele für Null-Weltraummüll und beschreibt „technische Anforderungen, Lösungen und zentrale Ermöglicher“, mit denen Organisationen diese Ziele erreichen können.

Neue Entstehung von Weltraummüll verhindern

Der naheliegende erste Schritt besteht darin, keinen weiteren Müll zu erzeugen.

Das beginnt damit, die unbeabsichtigte Freisetzung von Trümmerteilen zu vermeiden. Die Bedingungen im Weltraum können Materialien während einer Mission und über deren geplantes Ende hinaus schädigen; auch unbeabsichtigte Einschläge können Weltraummüll freisetzen.

Das Booklet befürwortet die „Entwicklung von Mehrschichtisolierungen und Beschichtungstechnologien, die eine langfristige Materialdegradation verhindern“, sowie vergleichbare Fortschritte bei Materialien, die Einschlägen standhalten. Verbesserte Überwachung, Simulationen und Tests können dabei helfen, dieses Ziel zu erreichen.

Zudem betont das Booklet den Bedarf an anderen Antriebstechnologien. Einige Antriebssysteme setzen enorme Mengen kleiner Partikel frei. Empfohlen wird die Entwicklung alternativer Systeme auf Basis etwa von elektromagnetischen Seilen, Impulsübertragungsseilen sowie Vorrichtungen zur Verstärkung des Luftwiderstands oder des Drucks der Sonnenstrahlung.

Das Booklet erläutert außerdem, wie eine bessere Überwachung und Koordinierung des Weltraumverkehrs (Space Traffic surveillance and Coordination, STC) zur Lösung beitragen kann. „Verbessertes STC wird dazu beitragen, Kollisionen zu verhindern und die Zahl unnötiger Kollisionsvermeidungsmanöver zu verringern“, heißt es im Booklet.

Dafür wird zwar eine technische Lösung benötigt, doch verschiedene Raumfahrtagenturen müssen auch Informationen austauschen – wozu manche eher bereit sein werden als andere. Laut Technical Booklet müssen hierfür standardisierte Leitlinien entwickelt und übernommen werden.

Bestehenden Weltraummüll aus dem Orbit entfernen

Bei bereits vorhandenem Müll ist die Entfernung die einzige Lösung. „Für Weltraumobjekte, die sich aus welchem Grund auch immer nicht selbst aus dem Orbit entfernen, können externe Mittel eingesetzt werden, um diese Objekte aus der Umlaufbahn zu entfernen“, erklärt das Booklet.

Zunächst müssen ausgediente Satelliten bewertet werden, um die beste Methode für ihren Wiedereintritt zu bestimmen. Besteht bei den Verfahren zum Deorbitieren die Gefahr, dass sie zerbrechen? Nach dieser Bewertung müssen zuverlässige und anpassbare Methoden für ihre Entfernung entwickelt werden. Dafür braucht es technische Ansätze ebenso wie Kommunikation zwischen verschiedenen Raumfahrtnationen.

Das Booklet erklärt, dass dies die „Entwicklung interoperabler Schnittstellen und Anforderungen erfordert, die die Entfernung von Objekten unterschiedlicher Arten und Größen erleichtern (z. B. große/kleine Raumfahrzeuge, Raketenstufen und -elemente, Konstellationsraumfahrzeuge), angepasst an verschiedene Orbitalregionen (z. B. LEO, MEO, GEO), an unterschiedliche Entsorgungsstrategien (z. B. kontrollierter, unkontrollierter Wiedereintritt, Orbittransfer in einen Friedhofsorbit) und unter Berücksichtigung einer einfachen Einführung“.

Systeme zum Deorbitieren könnten so einfach sein wie entfaltbare Sonnensegel, etwa beim experimentellen Canadian Advanced Nanospace eXperiment-7 (CanX-7). Es wurde 2016 gestartet und erreichte eine Zerfallsrate von 20/km pro Jahr.

Während CanX-7 und ähnliche Systeme passiv arbeiten, gibt es auch Konzepte für die aktive Entfernung von Weltraummüll (Active Debris Removal, ADR).

Ein ADR-System ist Clearspace-1. Die Mission soll Technologien demonstrieren, um sich einem ausgedienten Satelliten namens PROBA-1 anzunähern, ihn einzufangen und zu deorbitieren. Nach dem Einfangen werden sowohl Clearspace-1 als auch PROBA-1 in die Erdatmosphäre stürzen und zerstört.

Kollisionen im Weltraum vorhersagen und vermeiden

Auch die Vorhersage und Vermeidung von Kollisionsrisiken zwischen Satelliten und anderen Objekten im All gehört zum Booklet. „Die wachsende Zahl von Trümmerteilen und das mit Kollisionen im Orbit verbundene Risiko führen zu einem stetig zunehmenden Bedarf, dass Betreiber Kollisionsvermeidungsmanöver durchführen“, heißt es darin. Dies lässt sich teilweise bereits in der Entwurfsphase berücksichtigen, erfordert aber unvermeidlich Koordination.

Erneut fordert das Booklet eine stärkere Zusammenarbeit zwischen den Agenturen. Die Aufgabe benötigt einen standardisierten Leitlinienkatalog für Kollisionsbewertungen und „Methoden zur Integration von Kollisionsrisikobewertungen mehrerer Anbieter“.

Auch technologisch werden Kollisionsvermeidung und -vorhersage von der Entwicklung maschineller Lernalgorithmen, der Entwicklung und Einführung optischer sowie funkbasierter Verfolgungshilfen und einer längeren Liste weiterer Fortschritte profitieren.

Das Technical Booklet fasst das Problem zusammen: Für Weltraummüll sind standardisierte Methoden erforderlich, um Gefahren zu bewerten, ihnen auszuweichen und sie zu beseitigen.

Die Technologien zur Bewältigung des Weltraummüllproblems sind zwar noch nicht vollständig entwickelt, doch es besteht kaum Zweifel daran, dass sie entwickelt werden. Die notwendigen Technologien könnten jedoch nicht das größte Hindernis bei der Lösung des Problems sein. Entscheidend ist die Zusammenarbeit.

Ohne Kooperation wird sich das Problem niemals vollständig lösen lassen. Kooperation kann allerdings knapp sein. Unsere Spezies wird zumindest teilweise durch interne Streitigkeiten und die Tragödie der Allmende geprägt. Unterschiedliche Staaten verfolgen unterschiedliche Ideologien, politische Ansichten und Führungsstile.

Erschwerend kommt hinzu, dass einige Länder aktiv weiteren Müll erzeugen. Im Jahr 2007 führte China einen Anti-Satelliten-Raketentest durch, der einen ausgedienten Satelliten zerstörte und eine enorme Menge an Trümmern erzeugte.

2017 tat Russland dasselbe. Indien führte 2019 einen ähnlichen Test durch, behauptete jedoch, dieser habe in so geringer Höhe stattgefunden, dass die Trümmer rasch in der Erdatmosphäre verglühen würden. Das US Strategic Command erklärte allerdings, dass die Trümmer länger im Weltraum verblieben als von Indien angegeben.

Es erscheint unwahrscheinlich, dass die Staaten der Erde und ihre Raumfahrtagenturen in absehbarer Zeit zusammenarbeiten werden.

Doch wie beim Klimawandel und zahlreichen anderen Problemen lässt sich auch das Weltraummüllproblem nur durch Zusammenarbeit lösen.

Dieser Artikel wurde ursprünglich von Universe Today veröffentlicht. Lesen Sie den Originalartikel.